Die Andromedagalaxie M 31

In der Zeit vom Herbst 2001 bis Februar 2002 interessierte ich mich besonders für die Andromedagalaxie M 31. In dieser Zeit trug ich viele Informationen und Bilder aus dem Internet zusammen. Aus den gesammelten Informationen erstellte ich eine schon recht umfangreiche Beschreibung von M 31.

Die Andromedagalaxie M 31 ist die uns am nächsten gelegene Galaxie, wenn man von einigen kleineren Begleitgalaxien des Milchstraßensystems einmal absieht (z. B. die beiden Magellanschen Wolken). M 31 ist 2,5 Millionen Lichtjahre von uns entfernt. Genau wie unser Milchstraßensystem ist M 31 eine flache Scheibe mit spiralförmiger Struktur die aus unzähligen Sternen besteht. Der Durchmesser dieser Scheibe beträgt etwa 150.000 Lichtjahre.

Während in unserer Milchstraßensystem etwa 200 Milliarden Sterne vereint sind, wird die Anzahl aller Sterne in der Andromedagalaxie auf etwa 1 Billion geschätzt.

Die Andromedagalaxie erscheint uns unter einem flachen Winkel von etwa 12 Grad. Daher sehen wir sie mehr von der Seite und die Spiralarme sind kaum zu erkennen. Stattdessen kann man einige der dunklen Staubbänder sehen.

Spiralgalaxien wie die Andromedagalaxie bestehen aus vier großen Komponenten: Einen sternartigen hellen Kern, in dessen Zentrum meist ein supermassives Schwarzes Loch sitzt. Dann einen zentralen Bereich, auch Bulge genannt. An den Bulge schließt sich eine ausgedehnte Scheibe aus Gas und Sternen an und nach außen schließlich ein ausgedehnter Halobereich.

Der Kern

Der Kern der Andromedagalaxie ist im Sternkatalog der Bonner Durchmusterung sogar eigens mit der Bezeichnung BD+40°148 aufgeführt. Er hat eine absolute Helligkeit von -12 Mag.

Aus der Geschwindigkeitsverteilung der Sterne kann auf eine Kernmasse von 50 Millionen Sonnenmassen geschlossen werden. Aufnahmen des Hubble Weltraumteleskops deuten darauf hin, dass sich im Kern von M 31 ein riesiges Schwarzes Loch befindet.

Das Röntgen Observatorium Chandra hat 1999 den Kern von M 31 fotografiert. Die Aufnahme zeigt über 100 Röntgenquellen und eine davon sitzt im Kern genau an der Stelle wo das Schwarze Loch vermutet wird.

• Ein Bild des Kerns von M 31 vom Röntgen Observatorium Chandra (1999)

Für längere Zeit dachte man die Andromedagalaxie einen Doppelkern besitzt, der aus zwei supermassiven Schwarzen Löchern besteht. Neuere Daten des Weltraumteleskops Hubble haben gezeigt, dass der vermeintliche Doppelkern in Wirklichkeit aus einem Ring junger blauer Sterne besteht, der von einem Ring älterer Sterne umgeben ist. Diese Rigstruktur aus Sternen kreist um ein supermassives Schwarzes, das sich im Zentrum des Kerns der Andromedagalaxie befindet. Unklar ist jedoch, wie sich solch ein Ring aus Sternen in der Nähe eines supermassiven Schwarzen Loches überhaupt bilden konnte.

• Scheibe aus blauen Sternen umgibt Schwarzes Loch

Der Bulge

Der zentrale Bulge von M 31 besteht überwiegend aus alten und metallreichen Sternen. Trotzdem findet man hier auch Gas und Staub, welches Sauerstoff und Stickstoff enthält. Damit scheint dieses Gas keine Urmaterie zu sein, sondern aus Supernovaexplosionen zu stammen.

Am 17. August 1885 leuchtete die bis heute einzige bekannte Supernova in der Andromedagalaxie auf. Sie hat die Bezeichnung SN 1885A und erhielt die Veränderlichenbezeichnung S Andromedae. Die maximale Helligkeit mit 5,85 mag wurde am 21. August 1885 erreicht. Nach einem halben Jahr war die Helligkeit auf 14 mag zurückgegangen. Die Position der Supernova befand sich 16 Bogensekunden entfernt vom hellen Kern, womit die Supernova im zentralen Bulge aufleuchtete.

Die Scheibe

An den zentralen Bulge schließt sich eine ausgedehnte rotierende Scheibe aus Gas und Staub sowie Sternen verschiedenen Alters an. Messungen zufolge scheinen die Sterne im inneren Bereich der Scheibe älter zu sein als die Sterne im Außenbereich.

Wie die Milchstraße besitzt auch die Andromedagalaxie eine vertikal dünne Scheibenkomponente. Diese besteht aus jungen Sternen und Gas und in ihr tritt auch das eigentliche Spiralmuster hervor. Die dicke Scheibenkomponente besteht dagegen aus älteren und metallarmen Sternen.

Moderne Teleskope haben unter Anwendung langbelichteter und hochauflösender Aufnahmen in der Scheibe von M 31eine Fülle von Einzelheiten sichtbar gemacht. Es ist einfach phantastisch, was diese Aufnahmen in der 2,5 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxis zeigen! Genau wie in unserem Milchstraßensystem beobachten wir in M 31 offene und kugelförmige Sternhaufen; leuchtende Nebel aus Gas und Staub, sowie Dunkelwolken.

• Südwestlicher Teil von M 31 vom Subaru-Teleskop
• Gigantisches HD-Mosaik vom Hubble-Weltraumteleskop

Der hellste offene Sternhaufen trägt sogar eine eigene NGC-Nummer: Es ist NGC 206. NGC 206 ist um ein Vielfaches größer als die offenen Sternhaufen in unserem Milchstraßensystem und gilt sogar als größtes Sternentstehungsgebiet in der Lokalen Galaxiengruppe. Es handelt sich hier um sehr junge und äußerst leuchtkräftige blaue Sterne. Man bezeichnet solche Sternhaufen auch als Supersternhaufen.

• Ein Detailbild von NGC 206 (NASA)

In der Scheibe von M 31 lassen sich auf hochauflösenden Aufnahmen viele weitere Sternhaufen erkennen, die ebenfalls aus deutlich blau leuchtenden massereichen Sternen bestehen.

Der Halobereich

Außerhalb der Scheibe beginnt der Halo. Hier finden wir sehr viele Kugelsternhaufen, welche die Andromedagalaxie wie ein Bienenschwarm umgeben. Über 1.600 sind heute katalogisiert worden. Auf guten Aufnahmen von M 31 erscheinen sie als winzige verwaschene Lichtfleckchen.

Der hellste Kugelsternhaufen hat die Bezeichnung "G1" oder "Mayall II". Er hat eine scheinbare Helligkeit von etwa 13,8 mag und ist damit sogar mittelgroßen Amateurteleskopen zugänglich. Mit einem Teleskop von 20 bis 25 cm Öffnung kann man ihn bei sehr dunklem Himmel bereits aufsuchen. Er erscheint als winziges mattes Lichtfleckchen.

G1 ist auch der hellste Kugelsternhaufen in der gesamten Lokalen Galaxiengruppe. Nach neueren Ergebnissen ist er vermutlich gar kein Kugelsternhaufen, sondern wie Omega Centauri der Kern einer ehemaligen Zwerggalaxie.

Das Hubble Weltraumteleskop hat uns eine erstklassige Aufnahme des Kugelsternhaufens G1 geliefert. Er ist so detailreich abgebildet, dass man versucht ist, ihn mit dem Foto eines Kugelsternhaufens unseres Milchstraßensystems zu verwechseln!

• Bild des Kugelsternhaufens G1 vom Hubble-Weltraumteleskop

Als Beispiel habe ich einen Ausschnitt vom Rande der Andromedagalaxie aus dem POSS eingefügt, der einige Kugelsternhaufen enthält, welche ich nach dem Atlas von M 31 von Paul W. Hodge bestimmt habe.

Interessant sind auch Erkenntnisse über die Sterne im Halobereich von M 31. Mit Hilfe des Hubble Weltraumteleskops wurde im Jahr 2003 ein kleiner Bereich im Halo von M 31 drei Tage lang belichtet. So konnten auch schwächere Sterne gut erfaßt werden. Die Auswertung ergab, dass etwa ein Drittel dieser Sterne im Halo noch recht jung waren und die meisten dieser Sterne ein recht hohes Metallreichtum haben (als Metalle bezeichnet man in der Astronomie alle Elemente, die schwerer sind als Helium). Die Sterne im Halo des Milchstraßensystems sind dagegen eher Metallarm. Dies deutet darauf hin, dass M 31 in der Vergangenheit aus der Kollision von 2 massereichen Galaxien entstanden ist, wobei junge Sterne weit in den Außenbereich von M 31, dem Halo, verfrachtet worden sind.

Der folgende Link führt zur erwähnten Aufnahme des Halobereiches der Andromedagalaxie mit dem Hubble Weltraumteleskop:

• Aufnahme des Halobereiches von M 31 mit dem Hubble-Weltraumteleskop

Diese Aufnahme wurde drei Tage lang belichtet! Nur die hellsten Sterne auf dieser Aufnahme sind Vordergrundsterne der Milchstraße. Alle anderen Sterne gehören zum Halo der Andromedagalaxie. Zu erkennen ist auch noch ein Kugelsternhaufen. Er ist so detailreich abgebildet, dass man diesen Kugelsternhaufen leicht mit einem im unseren Milchstraßensystem verwechseln kann. Auf dem Originalbild sind weiterhin fast 10.000 Galaxien winzig klein im Hintergrund zu erkennen!

Begleitgalaxien

M 31 besitzt eine Menge Begleitgalaxien. Die hellsten sind M 32 und NGC 205, beides elliptische Galaxien. M 32 ist dabei die hellere von beiden. Mit einem Spiegelteleskop ab 15 cm Öffnung kann man die beiden Begleiter bereits als schwache Lichtflecken am Rande von M 31 sehen.

Die beiden nächsthellen Begleiter von M 31 sind NGC 147 und NGC 185. In neuerer Zeit wurden eine Menge weiterer Begleitgalaxien entdeckt, die aber alle sehr schwach und mit Amateurmitteln nicht zu sehen sind.

• Liste der Begleiter von M 31

Wie schwach die weiteren Begleitgalaxien der Andromedagalaxie sind, macht das folgenden Bild deutlich.

Sternenhimmel in der Andromedagalaxie

Auf einen Planeten der sich innerhalb der Andromedagalaxie befindet, würde man am Nachthimmel neben zahlreichen Sternen genau wie bei uns ein Band der Milchstraße sehen. Die Sterne wären am Himmel allerdings ganz anders verteilt als wir es von unserem Nachthimmel her kennen. Auch das Band der Milchstraße würde dort am Himmel leuchtkräftiger als bei uns erscheinen.