Andromeda – Vom Nebel zur Galaxie

Das Wort Galaxie leitet sich vom griechischen Wort galaxias ab, was „milchig“ bedeutet und der altgriechische Begriff für die Milchstraße war, jenes undeutliche Band von Sternen, das am Nachthimmel in Gegenden zu sehen ist, die nicht unter zu viel Lichtverschmutzung leiden. Heute wird Galaxie als allgemeiner Begriff für die sehr großen Gruppen von Sternen verwendet, die im gesamten Universum verstreut sind. Aktuelle Schätzungen der Gesamtzahl der Galaxien reichen von 2×1011 bis 2×1012 oder sogar noch mehr. Angesichts dieser riesigen Zahlen vergisst man leicht, dass wir vor weniger als hundert Jahren noch dachten, unsere Galaxie, die Milchstraße, sei das gesamte Universum. Das änderte sich am 1. Januar 1925, als H.N. Russell der American Association for the Advancement of Science einen Vortrag von Edwin Hubble vorlas, in dem er feststellte, dass Spiralnebel in Wirklichkeit separate Galaxien sind. Der Weg durch die Geschichte der Astronomie, der zu diesem epochemachenden Aufsatz von 1925 führte, geht fast tausend Jahre zurück, und im Folgenden werde ich kurz einige der wichtigen Stationen auf diesem Weg skizzieren, von denen fast alle unseren nächsten galaktischen Nachbarn Andromeda betreffen.

Das Wort Nebel kommt aus dem Lateinischen und bedeutet eine Wolke, Nebel, Dunst, Rauch, Dampf, Ausdünstung, wie Sie sehen können, ist die Definition ziemlich nebulös. In der Astronomie geht der Begriff auf die Mathēmatikē Syntaxis von Ptolemaeus zurück, oder, wie es allgemeiner heißt, auf den Almagest. In diesem Gründungswerk der westlichen Astronomie listet Ptolemaeus insgesamt sechs astronomische Nebel auf, ohne ihnen große Aufmerksamkeit zu schenken. Alle von Ptolemaeus aufgeführten Nebel waren in Wirklichkeit undeutliche Sternhaufen, die zu weit entfernt waren, um mit bloßem Auge erkannt zu werden. Der erste sozusagen echte Nebel, der Andromedanebel, wurde von dem persischen Astronomen Abd al-Rahman al-Sufi, der gewöhnlich nur Al Sufi genannt wird, um 964 n. Chr. in seinem Buch der Fixsterne (arabisch: kitab suwar al-kawakib) beschrieben. Er beschreibt und illustriert den Andromedanebel als eine kleine Wolke vor der Mündung des arabischen Sternbilds Fisch.

Neben anderen frühen teleskopischen Beobachtungen zeigte Galilei, dass sich die ptolemäischen Nebel bei der Betrachtung durch das Teleskop in viele unsichtbare Sterne auflösen. Im Jahr 1612 war es jedoch Galileis teleskopischer Rivale Simon Marius, der als erster sein Teleskop auf den Andromedanebel richtete und feststellte, dass er sich nicht in Sterne auflöste, wenn er ihn durch seine Teleskoplinsen betrachtete. In seinem Mundus Iovialis (1614) beschrieb Marius, was er sah, wie folgt:

Zum ersten gehört, dass ich am 15. Dezember 1612 mit dem Fernrohr einen Fixstern mit einer gewissen wunderbaren Form entdeckt und beobachtet habe, den ich am ganzen Himmel nicht finden kann. Er befindet sich in der Nähe des dritten und nördlichsten im Gürtel von Andromeda. Ohne das Instrument sieht man dasselbe als eine Art Wölkchen; und mit dem Instrument sieht man keine deutlichen Sterne wie bei dem Nebelfleck im Krebs und anderen Nebelflecken, sondern nur weiße Strahlen, die, je näher sie dem Mittelpunkt kommen, desto heller hervortreten; im Mittelpunkt ist ein mattes und blasses Licht; und sein Durchmesser beträgt etwa ein Viertel Grad. Ungefähr derselbe Glanz erscheint, wenn man eine helle Kerze durch eine klare Laterne aus großer Entfernung betrachtet.

Die Erforschung von Nebeln kam erst im achtzehnten Jahrhundert durch die Arbeiten des französischen Kometenjägers Charles Messier (1730-1817) auf. Um den Kometenjägern die Unterscheidung zwischen potenziellen Kometensichtungen und anderen undeutlichen und nebligen Objekten am Nachthimmel zu erleichtern, begann Messier damit, einen Katalog der Positionen und des Aussehens all jener Objekte zu erstellen, die er während seiner nächtlichen Nachtwachen entdeckte. Sein Werk, das in seiner endgültigen Fassung 1781 veröffentlicht wurde und heute als Messier-Katalog bekannt ist, enthält eine Liste von 110 Messier-Objekten, seinerzeit Nebel und Sternhaufen. Heute sind 39 Galaxien, 5 planetarische Nebel, 7 andere Nebeltypen und 55 Sternhaufen als Messier-Objekte bekannt. Der Andromedanebel, dessen Entdeckung Messier in Unkenntnis des Buches von Al Sufi fälschlicherweise Marius zuschreibt, ist das Messier-Objekt M31.

Obwohl Messiers Katalog zusammengestellt wurde, um Kometenjägern dabei zu helfen, potenzielle Kometen von anderen schwachen Himmelsobjekten zu unterscheiden, wird er gewöhnlich als ein frühes Beispiel für die so genannte Deep-Sky-Astronomie angesehen, d. h. die Untersuchung von Objekten weit außerhalb des Sonnensystems. Der Mann, der die Deep-Sky-Astronomie als Erster systematisch betrieb, war William Herschel, der zusammen mit seiner Schwester Caroline den Himmel Quadrant für Quadrant kartierte und mit seinem 20-Fuß-Spiegelteleskop alle nichtstellaren Objekte aufzeichnete, die er finden konnte. Caroline und er verzeichneten 2400 Nebel in drei Katalogen.

Sie teilten die von ihnen aufgenommenen Objekte in acht Klassen ein: (I) helle Nebel, (II) schwache Nebel, (III) sehr schwache Nebel, (IV) planetarische Nebel, (V) sehr große Nebel, (VI) sehr komprimierte und reiche Sternhaufen, (VII) komprimierte Haufen von kleinen und großen Sternen und (VIII) grob verstreute Sternhaufen. Herschels Katalog wurde von seinem Sohn und später von John Dreyer erweitert und 1888 in den Neuen Gesamtkatalog (NGC) mit 7840 Deep-Sky-Objekten überführt. Die NGC-Nummerierung wird noch immer für die meisten der darin verzeichneten Objekte verwendet. Im Jahr 1785 beobachtete Herschel einen schwachen rötlichen Farbton in der Kernregion von Andromeda. Er hielt Andromeda für den nächstgelegenen aller großen Nebel.

Im Jahr 1750 veröffentlichte der englische Astronom Thomas Wright (1711-1786) seine An Original Theory on New Hypothesis of the Universe, in der er als erster die Form der Milchstraßengalaxie korrekt beschrieb. Er vermutete auch, dass es sich bei den schwachen Nebeln in Wirklichkeit um weit entfernte Galaxien handelte. Seine sehr scharfsinnigen Gedanken blieben jedoch Spekulationen, die er nicht verifizieren konnte.

Interessanterweise wurden seine Spekulationen von dem deutschen Philosophen Immanuel Kant (1724-1804) aufgegriffen und in seiner anonym veröffentlichten Allgemeinen Naturgeschichte und Theorie des Himmels (1755) weiter entwickelt. Zu jener Zeit fanden weder Wrights noch Kants Theorien großen Anklang, doch im Nachhinein werden beide für ihren Scharfsinn gelobt.

Im Jahr 1850 konnte William Parsons mit dem größten Spiegelteleskop, das im 19. Jahrhundert gebaut wurde, dem Leviathan von Parsonstown, zum ersten Mal die Spiralstruktur des Andromedanebels erkennen. Dies war nur einer aus einer Reihe von Spiralnebeln, in Wirklichkeit Galaxien, die er identifizieren konnte.

Im Jahr 1864 stellte William Huggins, ein Pionier der Sternspektroskopie, fest, dass sich das Spektrum von Andromeda von dem eines gasförmigen Nebels unterscheidet. Das von Huggins beobachtete Spektrum wies dieselben Merkmale auf wie das Spektrum einzelner Sterne, woraus er schloss, dass Andromeda tatsächlich stellarer Natur war.

Von Al Sufis erster Aufzeichnung einer kleinen Wolke haben wir uns bereits weit entfernt. Im Jahr 1887 machte Isaac Roberts, der glaubte, dass Spiralnebel Sonnensysteme sind, die sich gerade bilden, die allererste Fotografie von Andromeda.

Im Jahr 1912 maß der amerikanische Astronom Vesto Slipher die Rotationsgeschwindigkeit von Andromeda mittels Spektroskopie mit 300 Kilometern pro Sekunde – die höchste bisher gemessene Geschwindigkeit.

Im Jahr 1917 beobachtete Heber Curtis eine Nova in Andromeda und entdeckte elf weitere in der fotografischen Aufzeichnung. Diese waren im Durchschnitt zehn Größenordnungen schwächer als andere am Himmel beobachtete. Anhand dieser Daten schätzte er, dass Andromeda 500.000 Lichtjahre entfernt war. Curtis schlug nun die Hypothese der Inseluniversen vor, d.h. Spiralnebel sind eigentlich unabhängige Galaxien.

Am 26. April 1920 führten Heber Curtis und Harlow Shapley im Smithsonian Museum of Natural History die sogenannte große Debatte über die Natur von Spiralnebeln. Curtis vertrat die Ansicht, dass es sich um weit entfernte, unabhängige Galaxien handelte, Shapley dagegen, dass sie viel kleiner und viel näher und damit innerhalb der Milchstraßengalaxie lagen, die das gesamte Universum darstellte. Diese Debatte erhob die Frage zur Prioritätsfrage in der Astronomie.

Im Jahr 1922 maß Ernst Öpik die Entfernung von Andromeda anhand der Geschwindigkeit der Sterne. Seine Schätzung lag bei 1.500.00 Lichtjahren.

Wie ich im ersten Absatz sagte, klärte Edwin Hubble schließlich die Materie, als er die Entfernung von Andromeda mit Hilfe von Cepheidenveränderlichen Sternen maß und schlüssig bewies, dass Andromeda kein Nebel innerhalb der Milchstraße, sondern eine separate Galaxie war. Mit diesem Ergebnis war das Zeitalter der galaktischen Astronomie geboren.

Interessanterweise wurde die Methode der Entfernungsbestimmung mit Hilfe der Cepheiden von Henrietta Swan Leavitt, einer der Harvard-Computer, entwickelt, die 1908 Tausende von veränderlichen Sternen in den Magellanschen Wolken untersuchte; sie veröffentlichte ihre Ergebnisse 1912.

Die Geschichte von Andromedas historischer Reise von Al Sufis Nebel zu Curtis‘ Galaxie illustriert sehr schön, wie wissenschaftliches Wissen im Laufe der Zeit wächst, wobei Generationen von Forschern mit unterschiedlichen Interessen und Motivationen direkt und indirekt zu diesem Wachstum beitragen.

Post geändert am 11. Januar 2018