Zahlen, bitte! Galaxie NGC 300: Wie schön und bemerkenswert Normalität sein kann

Die heutige Folge dreht sich um die NGC-300-Galaxie, die mit ihrem idealtypischen Aussehen und verblüffenden Überraschungen die Forschenden fasziniert.

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Von
  • Markus Will

Die Zahlen, Bitte!-Kolumne feiert Jubiläum! Seit nunmehr 300 Folgen und bereits fast genau sechs Jahren liefern wir jeden Dienstag eine kleine Handvoll Nerdwissen auf heise online: Das Studentenfutter für ewig Neugierige, Besserwisser und Klugscheißer! Somit kann die Zahl heute nur 300 heißen. Und sie führt uns in den Weltraum – in (nicht ganz) unendliche Weiten!

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Die Spiralgalaxie NGC 300 ist nämlich mit etwas über sechs Millionen Lichtjahren – in galaktischen Maßstäben – nicht weit von uns entfernt und mit 45.000 Lichtjahren Durchmesser nicht einmal halb so groß wie die Milchstraße. Mit ihrer ausgeprägten Spiralstruktur wirkt sie wie eine hübsche Schwester unserer Heimatgalaxie. Sie ist auf den ersten Blick eher unscheinbar schön und hat keine ungewöhnlichen Eigenheiten. Der große Vorteil von ihr: Sie ermöglicht uns eine Draufsicht, wie wir sie von unserer Milchstraße wohl niemals erleben werden. Ihre Ähnlichkeit zu unserer Heimatgalaxie und einige Überraschungen machen sie zu einem beliebten Forschungsprojekt!

Zahlen, bitte!

In dieser Rubrik stellen wir immer dienstags verblüffende, beeindruckende, informative und witzige Zahlen aus den Bereichen IT, Wissenschaft, Kunst, Wirtschaft, Politik und natürlich der Mathematik vor.

Erstmals beschrieben wurde NGC 300 durch den schottischen Astronomen James Dunlop am 5. August 1826 bei einer Himmelsbeobachtung in Australien. NGC steht dabei für "New General Catalogue of Nebulae and Clusters of Stars“ – den Sternenkatalog.

Die Galaxie NGC 300, aufgenommen mit dem Wide Field Imager (WFI) durch das ESO La Silla Observatorium in Chile. Dafür wurden mehrere Aufnahmen zusammengefügt. Die Belichtungszeit beträgt zusammengefügt rund 50 Stunden.

(Bild: ESO / editiert: heise online)

Sie ist am Firmament der Südhalbkugel im Sternbild Bildhauer zu finden, östlich des Sterns Fomalhaut. Mit einer Ausdehnung von 44 Bogenminuten ist sie bereits mit einem Feldstecher als milchig dunstiger Fleck erkennbar und hat dabei einen ähnlichen Durchmesser wie ein Vollmond.

Ihre scheinbare Helligkeit liegt bei 8,1 mag. Das bewegt sich etwa auf dem Niveau von Neptun und ist im Vergleich zur Andromeda-Galaxie deutlich dunkler. Dennoch ist NGC 300 ist die hellste von mehreren großen Galaxien der Sculptor-Galaxiengruppe. Sie scheint mit den anderen Galaxien zusammen ein Cluster zu bilden. Neuere Messungen haben aber ergeben, dass sie nur optisch mit den anderen Galaxien verbunden ist, tatsächlich ist sie sehr weit von den anderen entfernt. Nur mit einer Galaxie geht sie auf gravitatorische Tuchfühlung: NGC 55 und NGC 300 sind nur eine Million Lichtjahre voneinander entfernt und beeinflussen sich gegenseitig gravitativ.

Die Galaxie hält auch sonst noch Überraschungen parat. In NGC 300 sind mehrere Cepheiden zu sehen. Das sind sogenannte pulsationsveränderliche Sterne, die wie galaktische Leuchttürme periodisch und gleichmäßig ihre Leuchtkraft verändern. Dabei nimmt die Leuchtkraft eines Cepheiden ab, um nach einer genau bestimmbaren Zeit die ursprüngliche Helligkeit wieder zu erreichen. Durch den Unterschied zwischen der scheinbaren und der absoluten Leuchtkraft ist mit ihnen eine Entfernungsmessung möglich.

Folgende Zahlen-Bitte-Folgen bieten weitere Hintergründe und Spezialwissen zur aktuellen Episode:
  • M31 - Kollisionskurs mit der Milchstraße - Die bekannteste Galaxie, die sich zudem mit 300 Kilometer pro Sekunde auf die Milchstraße zubewegt.
  • Hubble-Weltraumteleskop blickt 13,4 Milliarden Lichtjahre tief ins All - Anfangs blind wie ein Maulwurf, hat es repariert auch die NGC 300 - Galaxie ins Visier genommen
  • Die unkonstante Gravitationskonstante - Sie gilt als Grundlage für die Erforschung von schwarzen Löchern. Aber 300 verschiedene Messverfahren ergeben kein konstantes Messergebnis.

Auch war die Galaxie ein ideales Objekt, um eine neuartige Vernetzung der Beobachtungsdaten zu ermöglichen: Die Europäische Südsternwarte führte mit dem ESO Science Data Archive um die Jahrtausendwende eine Datenbank astronomischer Art ein, welches 2002 immerhin bereits 15 Terabyte umfasste. Heutzutage hat der ein oder andere gut bestückte Heimserver diese Größe – vor 20 Jahren war es eine enorme Menge und die schnelle Softwareverwaltung solcher Datenansammlungen war noch in den Kinderschuhen.

Dieses durch das Hubble-Weltraumteleskop aufgenommene Foto beweist die Leistungsfähig von Hubble: Die Totale der Galaxie entspricht etwa dem scheinbaren Durchmesser eines Vollmonds, wenn wir ihn am Himmel sehen. Hubble kann so weit hineinzoomen, dass einzelne Sterne erkennbar werden.

(Bild: NASA/HST)

Die Wissenschaftler sammelten Beobachtungsdaten und nach einer kurzen exklusiven Nutzungszeit wurden die Daten an andere Wissenschaftler weitergegeben. Diese virtuellen astronomischen Observatorien (AVOs) ermöglichen damit eine vielseitige und effektivere Nutzung. Während ein Team Bilder anfertigte, um nach den oben genannten Cepheiden zu suchen, nutzten andere Forschende die Daten, um Gravitationslinseneffekte zu untersuchen. Die Dunkle Materie wurde gesucht. Nebenbei wurden viele Nester junger Sterne entdeckt, die nur wenige Millionen Jahre alt sind.

Ein Bild dieser vom Very Large Telescope (VLT) aufgenommenen und 2002 von ESO veröffentlichten Serie verblüfft den geneigten Leser: Nicht weniger als 100.000 Galaxien befinden sich auf dem Bild, zum Teil wechselwirkend. Und all das zusammen mit drei Quasaren. Ein Bild hatte eine zusammengerechnete Belichtungszeit von über 50 Stunden!

Rekordverdächtig spektakulär ging es 2010 weiter: Das bis dahin massereichste und das im beobachtbaren Universum am weitesten entfernte Schwarze Loch wurde in NGC 300 entdeckt. Genaugenommen handelt es sich um ein schwarzes Loch und ein Wolf-Rayet-Stern. Letztere sind freigelegte Kerne ehemals massereicher Sterne. Die beiden Objekte umkreisen sich einmal in 32 Stunden. In diesem Tanz entzieht das schwarze Loch dem Sternenkern mit jeder Drehung Materie.

Das bei der Entdeckung im Jahr 2010 das am weitesten entfernte Schwarze Loch des optischen Universums.

(Bild: ESO)

Jüngsten Beobachtungen des Radioteleskop ALMA und des La-Silla-Observatoriums zufolge ist die Entwicklung von Molekülwolken in NGC 300 mit Blick auf die Sternentstehung ein kurzer Prozess. Sie schafften es, die stattfindende Sternentwicklung im Zeitverlauf zu rekonstruieren, und merkten, dass es kurzlebige Prozesse sind, in denen junge Sterne einen schnellen Lebenszyklus durchlaufen.

Zwar musste NGC 300 den Titel des am weitesten entfernten Schwarzen Lochs ziemlich schnell wieder abgegeben, weil noch weiter entfernte Schwarze Löcher entdeckt wurden, aber bis heute gewinnen die Forschenden dort neue Erkenntnisse über das Universum. Und selbst das Hubble-Teleskop konnte sich nicht der unscheinbaren Schönheit entziehen.

Eine Galaxie, wie aus dem Bilderbuch. Aber dennoch mit vielen Geheimnissen!

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(mawi)