Der Sternenhimmel im November 2025

Objekt des Monats: Die Andromedagalaxie

Unsere Nachbargalaxie, die Andromedagalaxie, kann bei exzellenten Verhältnissen und abseits von störendem Fremdlicht als nebliger Fleck mühelos von Auge gesehen werden. M31, wie sie nach dem Messierkatalog benannt wird, ist das einzige Objekt ausserhalb unserer eigenen Galaxie, das wir ohne optischen Hilfsmittel ausmachen können. Mit 120 km/s rasen unsere Milchstrasse und die Andromedagalaxie aufeinander zu.

Beitrag: Thomas Baer, Redaktion ORION

Von blossem Auge erkennen wir ausser dem Mond die hellen Planeten, und an absolut dunklen Orten die Deep Sky-Objekte M42, den berühmten Orionnebel, und bestenfalls noch den Kugelsternhaufen M13. All diese Objekte befinden sich in unserer eigenen Galaxie. Der Orionnebel ist rund 1’350 Lichtjahre von uns entfernt, also fast noch in galaktischer Nachbarschaft, M13 je nach Quellenangabe zwischen 23’000 und 26’000 Lichtjahren. Ohne Teleskop kommen wir bald an die Sichtbarkeitsgrenze unserer Augen, wobei diese stark von der Dunkelheit des Nachthimmels abhängt. In stark urbanisierten Gegenden, wo wir eine entsprechend hohe Lichtverschmutzung zu verzeichnen haben, wird es bereits schwierig, die Plejadensterngruppe mit Sternen zwischen 4. und 5. Grössenklasse zu sehen. An sehr dunklen Orten wie Wüsten oder Gebirgen kann die Sichtbarkeitsgrenze bei etwa Magnitude +6.5 oder gar +7.0 liegen.

Die Kernregion der Andromedagalaxie ist visuell etwa +3.5^mag  hell, womit wir sie am dunklen Himmel problemlos wahrnehmen können, zumal ihre Winkelausdehnung mit 191 x 62 Winkelminuten erstaunlich gross ist. Zum Vergleich: Die Vollmondscheibe misst in mittlerer Erde-Mond-Distanz etwa 30 Winkelminuten, also ½°. Auf die gesamte Fläche berechnet sinkt die visuelle Helligkeit auf +13.5^mag pro Quadratwinkelminute. Dies erklärt, warum wir die Andromedagalaxie nie in ihrer imposanten Gesamtausdehnung wahrnehmen können, da sie in ihren Randregionen deutlich lichtschwächer leuchtet. Umso erstaunlicher ist es, dass wir sie von blossem Auge dennoch über 2.5 Millionen Lichtjahre weit sehen können! Wir schauen aus unserer eigenen Galaxie hinaus.

Die Andromedagalaxie ähnelt unserer Milchstrasse
Die Dimensionen der Andromedagalaxie sind imposant: Sie hat einen Durchmesser von 200’000 Lichtjahren. Bis also ein Lichtstrahl vom einen zum gegenüberliegenden Rand «gereist» ist, verstreichen 200’000 Jahre. Im Zentrum vermuten die Astronomen ein massereiches Schwarzes Loch von ca. 100 Mio. Sonnenmassen. Vom Zentrum ausgehend, erstrecken sich Spiralarme bis zu 80’000 Lichtjahre weit und ihr Halo, also der «kugelförmige Raum», der die Galaxie umgibt, durchmisst nicht weniger als 1 Mio. Lichtjahre. Über die ungefähre Gesamtmasse der Andromedagalaxie wird noch immer spekuliert. Wir bewegen uns hier in einer Bandbreite zwischen 700 und 2’500 Mrd. Sonnenmassen, wobei rund 100 Mrd. Sonnenmassen auf die Sterne entfallen sollen.
Unter den Galaxien ist M31 eine der am längsten erforschten Galaxien. Mit den immer leistungsstärkeren Fernrohren gelang es schon in den 1920er-Jahren den «Nebel» als eigenständiges Sternsystem zu identifizieren. Ausserdem entdeckte man eine unterschiedliche Rotationsdauer zur berechneten; ein Indiz auf Dunkle Materie?

Bild der Andromedagalaxie im sichtbaren Licht, mit den beiden Satellitengalaxien M32 oberhalb und M110 unterhalb des Galaxienzentrums. (Quelle: Wikipedia)

Mindestens 40 Satellitengalaxien
Durch ein Teleskop können wir neben dem ausgeprägten helleren Zentrum der Andromedagalaxie gleich noch zwei weitere «Zwerggalaxien» sehen. Schon Charles Messier fielen M32 und M110 Ende des 18. Jahrhunderts auf. Vielleicht achten auch Sie bei einem nächsten Sternwartenbesuch auf die beiden weiteren Nebelflecke, wenn die Andromedagalaxie angepeilt wird. In den vergangenen Jahren und Jahrzehnten fand man dank immer leistungsstärkerer Fernrohre mit CCD-Bildsensoren und der Möglichkeit einer automatisierten Bildauswertung noch wesentlich mehr Begleitgalaxien. So fand man am Canada-France-Hawaii Telescope die Satellitengalaxien Andromeda XI–XIII und später auch noch Andromeda XXI–XXVII. Beobachtungssysteme wie Sloan Digital Sky Survey und Panoramic Survey Telescope And Rapid Response System (Pan-STARRS) entdeckten noch weitere Exemplare, so dass wir heute von ca. 40 kleineren Galaxien ausgehen, die M31 umgeben. Bei den allermeisten Satellitengalaxien konnte eine gravitative Bindung an die Andromedagalxie nachgewiesen werden.

Aufnahme von M31 und einiger Satellitengalaxien. (Bild: ESA/Hubble)

Der Halo der Andromedagalaxie
Der Halo der Andromedagalaxie ist eine riesige, diffuse Hülle aus Sternen, Gas und Dunkler Materie, die den Hauptteil der Galaxie umgibt. Er ist bedeutend grösser und komplexer als der Halo unserer Milchstrasse, was auf zahlreiche frühzeitliche Kollisionen sowie die «Kannibalisierung» (also das Verschlingen) kleinerer Galaxien hindeutet. Da zahlreiche Satellitengalaxien mehr oder weniger in derselben Ebene liegen, vermuten die Astronomen, sie könnten die Überreste einer weit zurückliegenden Verschmelzung mit einer anderen Galaxie sein.

Im Jahr 2020 konnten Forscher Spuren von ionisiertem Silizium, Sauerstoff und Kohlenstoff nachweisen. Zudem wurden grosse Mengen schwerer Elemente entdeckt, die nur während Supernovae entstehen können. Ausserdem fand man zwei Bereiche innerhalb des Halos, eine innere Schicht, die sich über 500’000 Lichtjahre erstreckt und eine äussere bis 2 Mio. Lichtjahre.

Staubstrukturen in der Wärmestrahlung

Infrarotemission von M31. Links: Der Wellen­längen­bereich 24–160 µm aufgenom­men mittels des Spitzer-Weltraumteleskops; die zentrumnahe, 1–1.5 kpc grosse Ring­struktur erscheint auf­grund ihrer höheren Temperatur in dieser Abbildung blaugrün. Rechts: Der Wellen­längen­bereich 250–500 µm aufgenommen mit­hilfe des Herschel-Weltraumteleskops; der «10-kpc-Ring» ist in dieser Darstellung weisslich, der gut er­kennbare weiter aussen liegende Staub aufgrund der geringeren Temperatur bräunlich. (Bild: NASA)

Schon auf Aufnahmen im sichtbaren Lichtspektrum kann man dunkle Staubwolken innerhalb der Andromedagalaxie ausmachen. Dieser interstellare Staub ist bekanntermassen Teil einer Spiralgalaxie und kann im «Infrarotlicht» (Wärmestrahlung) als riesige Ringe sichtbar gemacht werden, die im sichtbaren Licht gar nicht zu sehen wären. Schon Arthur Stanley Eddington ist zu Beginn des 20. Jahrhunderts diese lichtabsorbierende Materie aufgefallen, und Edwin Hubble deutete sie richtigerweise als Staub und Gas. Heute wissen wir, dass in diesen Gebieten neue Sterne entstehen können. In den 1980er-Jahren gelang es zum ersten Mal mit dem Infrared Astronomical Satelliten die nur in der Wärmestrahlung leuchtenden kalten Staubbänder zu beobachten. Später konnte man die Temperatur im äusseren Bereich (bis zu 12 Kiloparsec oder rund 39’000 Lichtjahre) Radius auf etwa 16 Kelvin bestimmen, im Zentrum etwa 28 Kelvin. Die höhere Temperatur des Staubs in der Kernregien rührt von der intensiveren Strahlung der dort zahlreich vorkommenden Sterne.

Eine Kollision mit unserer Milchstrasse in ferner Zukunft

Schon länger ist bekannt, dass sich unsere Milchstrasse und die Andromedagalaxie mit einer Geschwindigkeit von 120 km/s aufeinander zubewegen und verschmelzen werden. Den ungefähren Zeitpunkt dieses Ereignisses war lange Zeit nicht so klar berechenbar. Erst durch Beobachtungen mit dem Hubble-Weltraumteleskop gelang es 2012 das Ereignis als «unausweichlich» zu bestätigen. Experten der NASA gehen mittlerweile von einem Zeithorizont von 3 bis 4 Milliarden Jahren aus. Der Begriff «Kollision» ist in diesem Kontext etwas irreführend, denn die Wahrscheinlichkeit, dass Sterne kollidieren, ist so gut wie unwahrscheinlich. Vielmehr werden die beiden Galaxien verschmelzen. Allerdings wird es – so zeigen es Computersimulationen – dazu führen, dass Sterne und mit ihnen ganze Planetensysteme aus ihren Bahnen um den bisherigen Kern der Galaxie geworfen werfen. Gas- und auch Staubwolken werden instabil und können kollabieren, wodurch neue Sterne entstehen.
Sorgen brauchen wir uns diesbezüglich ohnehin keine zu machen, denn in rund 4 Milliarden Jahren wird auch unsere Sonne ihrem Ende entgegensteuern, und ob es dann die Erde in der uns heute vertrauten Gestalt noch gibt, steht wörtlich «in den Sternen» geschrieben.

So etwa könnte unser Nachthimmel in 3 bis 4 Milliarden Jahren aussehen. (Quelle: Wikipedia)

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