Der „Schatz“ des Nachthimmels – die Andromedagalaxie. Können wir sie mit bloßem Auge beobachten?

Autor | Feng Ziyang

Rezension | Dong Chenhui

Herausgeber | Zhao Jingyuan

Ultraviolettbild der Andromedagalaxie, aufgenommen vom Galaxy Evolution Explorer (GALEX). Bildnachweis: NASA

Die Andormeda-Galaxie befindet sich nordwestlich von Andromeda ν am Himmel, am linken Knie der Andromeda. Mit bloßem Auge erscheint es als schwacher elliptischer Fleck. Gemäß der Hubble-de-Vaucouleurs-Galaxienklassifikation ist die Andromedagalaxie eine Galaxie vom Typ SA(s)b, wobei SA für eine normale Spiralgalaxie (also keine Balkenspiralgalaxie) steht, (s) für eine Galaxie ohne Ringstruktur steht und b bedeutet, dass die Spiralarme relativ locker sind. Es ist eines der wenigen extragalaktischen Objekte, die mit bloßem Auge sichtbar sind, und hat einen Durchmesser von etwa 150.000 Lichtjahren, also fast das Doppelte des Durchmessers der Milchstraße. Sie ist etwa 2,5 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt und damit die nächstgelegene große extragalaktische Galaxie. Die Andromedagalaxie und ihre Begleitgalaxien (M32, M110 usw.), die Dreiecksgalaxie M33, die Große und Kleine Magellansche Wolke, unsere Milchstraße und Dutzende anderer Galaxien bilden die Lokale Gruppe, von der die Andromedagalaxie die größte ist.

Die Standorte einiger Galaxien in der Lokalen Gruppe. Bildquelle: Wikipedia

Die Andromedagalaxie befindet sich bei Rektaszension 00h42m44.33s, Deklination 41°16′07.5″ (Epoche J2000) auf der Himmelskugel. Ihre scheinbare Gesamthelligkeit beträgt etwa 3,4, was sie zur hellsten Galaxie unter den Messier-Objekten macht. Selbst in Gebieten mit Lichtverschmutzung der Stufe 5 ist es mit bloßem Auge kaum zu erkennen. Seine scheinbare Größe beträgt 3°09′06.00″×1°01′42.00″ und ist damit dreimal größer als die scheinbare Fläche des berühmten Orionnebels. Zu den gängigen Nummern gehören M31, NGC 224, PGC 2557, UGC 454 usw.

Die Position der Andromedagalaxie am Himmel. Bildquelle: Stellarium

Die Andromedagalaxie wird seit langer Zeit von vielen Menschen beobachtet und ist aufgrund ihrer scheinbaren Helligkeit bekannt. Die älteste erhaltene Aufzeichnung ist jedoch das „Buch der Fixsterne“, das der persische Astronom Abd al-Rahman al-Sufi um das Jahr 964 n. Chr. verfasste und die Andromedagalaxie als „eine kleine Wolke“ beschreibt.

Im Jahr 1612 beobachtete und dokumentierte der deutsche Astronom Simon Marius erstmals mithilfe eines astronomischen Teleskops die Andromedagalaxie. Er beschrieb diesen Himmelskörper als „einen Feuerball, wie man ihn vom Horn eines Stiers aus sieht“. Während der Qing-Dynastie fügte mein Land Kuixiu 23 Sterne hinzu, und die Andromedagalaxie ist einer davon. Sie trägt den Namen Kuixiu 21. Der französische Astronom Charles Messier bemerkte diese kleine, verschwommene Wolke im Jahr 1764 bei seiner Suche nach Kometen und nahm sie als M31 in seinen Sternenkatalog auf. Der irische Astronom William Parsons, 3. Earl of Rosse, skizzierte es erstmals im Jahr 1850. Das erste Foto davon wurde 1888 vom walisischen Amateurastronomen Isaac Roberts aufgenommen.

Roberts' erstes Foto der Andromedagalaxie. Bildquelle: Wikipedia

Über die wahre Identität dieser verschwommenen „kleinen Wolke“ am Nachthimmel gibt es seit Hunderten von Jahren viele unterschiedliche Meinungen. Lange Zeit glaubte man, es handele sich um einen Nebel in der Milchstraße, weshalb er fälschlicherweise auch Andromedanebel genannt wurde. Im Jahr 1745 spekulierte der französische Physiker Pierre Maupertuis erstmals, dass es sich dabei um ein aus vielen Sternen bestehendes Himmelssystem handeln könnte. Auch der deutsche Philosoph Immanuel Kant wies 1755 darauf hin, dass es sich bei dieser Art von „Spiralnebel“ eher um ein der Milchstraße ähnliches Himmelssystem handeln müsse als um einen Nebel innerhalb der Milchstraße. Im Jahr 1785 vertrat der britische Astronom William Herschel eine ähnliche Ansicht, doch seine Entfernungsschätzung war offensichtlich falsch: Er glaubte, der Andromedanebel sei höchstens 2.000 Mal so weit entfernt wie Sirius (das heißt 17.000 Lichtjahre). Im Jahr 1850 schlug der deutsche Naturforscher Alexander Hunboldt in seinem Buch „Kosmos: Skizze einer physikalischen Beschreibung des Universums“ das Konzept des „Inseluniversums“ vor. Er verglich die unzähligen Himmelssysteme im Universum, ähnlich der Milchstraße, mit kleinen Inseln im Ozean.

Die Shapley (links)-Curtis (rechts)-Debatte. Bildquelle: giganet.sampa.br

Allerdings lässt sich nicht so leicht beweisen, dass es sich bei Spiralnebeln um Himmelssysteme außerhalb der Milchstraße handelt. Es gibt Widersprüche zwischen verschiedenen Beobachtungsdaten (zum Beispiel können die Sterne in einigen Nebeln zwar zerlegt werden, in anderen Nebeln ist es jedoch schwierig, die Sterne zu unterscheiden). Dies machte die Theorie des Inseluniversums umstritten und führte zu einem jahrhundertelangen Inseluniversum-Streit in der Geschichte der Astronomie. Dieses Thema führte 1920 auch zur Shapley-Curtis-Debatte (Große Debatte).

Der amerikanische Astronom Harlow Shapley glaubte, dass Spiralnebel ähnlich dem Andromedanebel Teil der Milchstraße seien. Der amerikanische Astronom Heber Curtis glaubte jedoch, dass Spiralnebel außerhalb der Milchstraße liegen und wie die Milchstraße „Inseluniversen“ sind. Einige Jahre zuvor hatte Shapley die Größe der Milchstraße mithilfe der Perioden-Leuchtkraft-Beziehung von Cepheiden berechnet [die Perioden-Leuchtkraft-Beziehung ist die Beziehung zwischen der absoluten Helligkeit und der Lichtvariationsperiode, die zur Messung von Entfernungen verwendet werden kann]. Die amerikanische Astronomin Henrietta Leavitt entdeckte und etablierte diesen Zusammenhang in den Jahren 1908 und 1912. Seine Berechnungsergebnisse zeigten, dass der Durchmesser der Milchstraße 300.000 Lichtjahre beträgt und damit größer ist als das, was heute bekannt ist. Es scheint, dass wir die Entfernungen dieser Spiralnebel messen müssen, um diese Debatte zu lösen.

Die Andromedagalaxie, aufgenommen von Hubble mit dem Hooker-Teleskop am 6. Oktober 1923. Er entdeckte zunächst drei Novae im Bild und markierte sie mit „N“, entdeckte jedoch später, dass es sich bei der „Nova“ oben tatsächlich um einen veränderlichen Cepheidenstern handelte, also änderte er die Beschriftung in „VAR!“. Dies war der erste veränderliche Cepheidenstern, der in der Andromedagalaxie entdeckt wurde. Bildnachweis: NASA

Ab 1923 entdeckte der amerikanische Astronom Edwin Hubble mehrere Cepheiden im Andromedanebel. Er maß die Entfernung mithilfe der Perioden-Leuchtkraft-Beziehung und stellte fest, dass sie 900.000 Lichtjahre entfernt war. Obwohl es heute so aussieht, als sei die vom Hubble gemessene Entfernung zu gering gewesen, lag sie weit jenseits der damals bekannten Reichweite der Milchstraße. Dies brach die Vorstellungswelt der Menschen und bewies letztlich, dass Spiralnebel, einschließlich des Andromedanebels, von der Milchstraße unabhängige Himmelssysteme sind. Heute nennt man sie Galaxien.

Die Andromedagalaxie ist zweifellos die am besten erforschte extragalaktische Galaxie. Da wir uns in der Milchstraße befinden, ist der Bereich der Milchstraße, den wir beobachten können, sehr begrenzt, wie das Sprichwort sagt: „Wir können das wahre Gesicht des Mount Lu nicht sehen, weil wir uns mittendrin befinden.“ Wir können keinen Gesamtüberblick über das Bild gewinnen und können seine Struktur nur mithilfe von Computern simulieren. Im Vergleich zu anderen Galaxien ist die Andromedagalaxie näher und heller und ihre Struktur ist der Milchstraße sehr ähnlich. Diese Faktoren machen ihn zu einem beliebten Himmelskörper für die wissenschaftliche Forschung. Astronomen können die Struktur und Entwicklung unserer eigenen Milchstraße durch Beobachtung der Andromedagalaxie verstehen.

Eine Teilansicht der Andromedagalaxie, aufgenommen vom Hubble-Weltraumteleskop. Bildnachweis: NASA

Für Astronomie-Enthusiasten ist die Andromedagalaxie ein Himmelskörper mit großem dekorativen und wissenschaftlichen Wert. Sowohl Anfänger als auch erfahrene Beobachter können es leicht finden. Zusätzlich zu den beiden gängigen Methoden der Beobachtung und Fotografie können Astronomiebegeisterte auch mit dem Public Supernova Search Project (PSP, https://nadc.china-vo.org/psp/) mit ihrer eigenen Ausrüstung oder mit Daten von entfernten Teleskopen nach Supernova-Explosionen in der Andromeda-Galaxie suchen und so im Rahmen ihrer Fähigkeiten zur wissenschaftlichen Forschung beitragen. Schätzungsweise explodieren in der Andromedagalaxie jährlich etwa 40 Novae, und es gibt zahlreiche professionelle und Amateur-Himmelsdurchmusterungen, die sich der Suche nach diesen schwer fassbaren Objekten widmen. Obwohl Novae in der Andromedagalaxie aufgrund ihrer großen Entfernung im Allgemeinen nicht so hell sind wie jene in der Milchstraße, erreicht ihre maximale Helligkeit oft etwa 17,5 Magnituden, was immer noch im Rahmen der Möglichkeiten von Amateurgeräten liegt. Xiaoxing kann mit Stolz sagen, dass das Xingming-Observatorium als erstes Amateurobservatorium in meinem Land, das Himmelsdurchmusterungen durchführt, bislang etwa 60 Novae in der Andromedagalaxie entdeckt hat und dass seine Leistung in den letzten Jahren zu den besten der Welt gehört.

Starbridge-Methode zum Auffinden der Andromedagalaxie. Bildquelle: Stellarium

Die Andromedagalaxie kann vom Sommer bis zum frühen Frühling, insbesondere im Herbst und Winter, beobachtet werden. Um diese Galaxie zu finden, können Sie das Herbstviereck verwenden: Folgen Sie den beiden Sternen auf der Nordseite des Herbstvierecks [Avestern (β Pegasus) und Rhodes (α Andromeda)] ganz nach Osten und finden Sie nacheinander Vladimir (δ Andromeda) und VIII (β Andromeda). Folgen Sie Vladimir (β Andromeda) nach Nordwesten und Sie werden auf μ Andromeda treffen. Verlängern Sie die Linie zwischen Vladimir und VIII zweimal, und Sie finden die Andromedagalaxie.

Die Andromedagalaxie ist eine der berühmtesten und schönsten Galaxien außerhalb unserer Milchstraße und existiert seit Milliarden von Jahren. Untersuchungen zeigen, dass die Andromedagalaxie mit einer Geschwindigkeit von 300 Kilometern pro Sekunde auf die Milchstraße zusteuert und in 4 Milliarden Jahren mit der Milchstraße zu einer neuen Galaxie verschmelzen wird. Allerdings können wir dieses Ereignis offensichtlich nicht mit eigenen Augen sehen. Doch im Laufe der langen Geschichte war die Andromedagalaxie immer bei uns und war Zeugin der großen Reise der Menschheit zur Erforschung des Universums.

Verweise

1.Andromeda-Galaxie, Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Andromeda_Galaxy

2. M31, SEDS Messier-Datenbank, http://www.messier.seds.org/m/m031.html

3. Die Kontroverse um die Universumsinseln, Su Yi, Kapitel 6, Neue Einführung in die Astronomie, 4. Auflage

4. Anromeda-Galaxie, LEIF J. ROBINSON, Philips Astronomy Encyclopedia

5. AnromedaGalaxy, NASA, https://www.nasa.gov/missions/chandra/andromeda-galaxy-vibaj/

Wenn Sie weitere Fragen zur Andromeda-Galaxie haben, hinterlassen Sie bitte eine Nachricht im Kommentarbereich und Xiaoxing wird sie Ihnen nacheinander beantworten~

Folgen Sie dem öffentlichen WeChat-Konto/Sina Weibo/Science Popularization China/Toutiao-Konto „Xingming Observatory“ und spazieren Sie mit Xiaoxing durch die Sterne und ernten Sie Romantik~