MESSIER 87
Riesige Galaxie - kleiner als gedacht
von Stefan Deiters
astronews.com
22. Mai 2009

Mit Hilfe des Very Large Telescope der ESO haben Astronomen den Durchmesser der Riesengalaxie Messier 87 bestimmt und dabei eine Überraschung erlebt: Der Halo der Galaxie erstreckt sich deutlich weniger weit ins All als angenommen. Jetzt rätseln die Wissenschaftler über den Grund für diesen abgeschnittenen Halo. Außerdem scheint sich M87 auf Kollisionskurs mit einer anderen Riesengalaxie zu befinden.

Position der untersuchten Planetarischen Nebel im Außenbereich der Riesengalaxie M87 und im intergalaktischen Raum im Zentrum des Virgo-Galaxienhaufens. Bild: ESO / Digitized Sky Survey 2  [Großansicht]

"Das ist ein unerwartetes Ergebnis", fasst Ortwin Gerhard, einer der beteiligten Forscher vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching bei München die Ergebnisse der Untersuchung zusammen, die in Kürze in einem Fachartikel in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics erscheinen wird. "Nummerische Modelle von Messier 87 (M87) sagen nämlich voraus, dass der Halo viele Male größer sein sollte als unsere Beobachtungen ergeben haben. Irgendetwas muss den Halo abgeschnitten haben."

Das Astronomenteam nutzte für die Untersuchungen den FLAMES-Spektrographen am Very Large Telescope der europäischen Südsternwarte ESO auf dem Gipfel des chilenischen Paranal. Sie beobachteten den rund 50 Millionen Lichtjahre entfernten Virgo-Galaxienhaufen, den uns am nächsten gelegenen Galaxienhaufen. Der Haufen besteht aus Hunderten von Galaxien, gilt aber als relativ jung und nicht sonderlich dicht mit Galaxien besetzt.

Das besondere Interesse des Forscherteams galt der elliptischen Riesengalaxie M87. In deren Halo und im intergalaktischen Raum zwischen den Galaxien des Haufens beobachteten sie Planetarische Nebel, also die farbenprächtigen Endphasen im Leben eines Sterns. FLAMES kann in einem Bereich am Himmel, der etwa der Größe des Vollmondes entspricht, während einer Beobachtung die Spektren von gleich mehreren Objekten aufnehmen.

Planetarische Nebel lassen sich auch in relativ großer Entfernung leicht entdecken, da sie einige sehr prominente Emissionslinien in ihrem Spektrum zeigen. Mit Hilfe dieser Spektren aber können die Astronomen auch die Radialgeschwindigkeit der Planetarischen Nebel recht genau bestimmen. So erhalten die Forscher Informationen über die Bewegung von Sternen in den äußeren und nur sehr spärlich mit Sternen besetzten Bereichen von Galaxien. In diesen Regionen sind solche Daten sonst kaum zu ermitteln.

Zudem gelten Planetarische Nebel, die nur eine sehr kurze Lebensdauer von einigen zehntausend Jahren haben, auch als Indikatoren einer bestimmten Sternengeneration und verraten etwas über die Gegebenheiten in den äußeren Bereichen einer Galaxie. So schätzt man, dass zu jeder Zeit unter jeweils 8.000 Millionen sonnenähnlichen Sternen einer gerade als Planetarischer Nebel zu beobachten ist. 

Die jetzt vorgestellten Analysen der Planetarischen Nebel im Virgo-Galaxienhaufen stellen eine beachtliche Beobachtungsleistung dar: Das Licht, das uns von einem dieser Nebel auf der Erde erreicht, ist in etwa vergleichbar mit dem einer 30 Watt-Glühbirne in einer Entfernung von etwa sechs Millionen Kilometern - also rund dem 15-fachen Abstand der Erde vom Mond. Außerdem waren die Planetarischen Nebel über einen recht großen Bereich verstreut. "Das war wie eine Suche nach der Nadel im Heuhaufen, allerdings im Dunkeln", vergleicht Teammitglied Magda Arnaboldi von der ESO. "Aber FLAMES war das beste Instrument für diese Aufgabe."

Warum aber der Halo von M87 so plötzlich aufzuhören scheint und die Galaxie mit einem Durchmesser von einer Millionen Lichtjahre so deutlich kleiner ist als erwartet, ist den Astronomen noch ein Rätsel. Als Ursache könnten sie sich beispielsweise einen Kollaps von Dunkelmaterie in der Nähe im Galaxienhaufen vorstellen oder aber eine enge Begegnung mit der Nachbargalaxie Messier 84 vor langer Zeit. "Zur Zeit können wir noch kein Szenario ausschließen oder bestätigen", so Arnaboldi. "Wir brauchen noch Daten von viel mehr Planetarischen Nebeln um Messier 87."

Eines allerdings können die Astronomen mit Sicherheit sagen: Messier 87 und die benachbarte Galaxie Messier 86 bewegen sich aufeinander zu. "Wir sehen hier vielleicht die Phase kurz bevor sich die Galaxien erstmals sehr nahe kommen", so Gerhard. "Der Virgo-Galaxienhaufen ist immer noch ein sehr dynamischer Ort. In den kommenden Milliarden Jahren werden noch viele Dinge passieren, die das Aussehen der Haufengalaxien prägen werden."