Sternbild Kentaur (Centaurus)

Der Kentaur (lateinisch: Centaurus) ist ein großes, markantes Sternbild am Südhimmel

Das Sternbild Kentaur am Südhimmel fällt durch seine Größe und seine hellen Sterne auf. Es stellt den Kentauren Cheiron aus der griechischen Mythologie dar, der auf der Milchstraße entlangzulaufen scheint. (Bilder: Uwe Reichert)

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Der Kentaur oder Zentaur (lateinisch Centaurus) ist eines der größten und eindrucksvollsten Sternbilder des südlichen Himmels. Von Mittel- und Südeuropa aus steigt nur ein kleiner Teil des Sternbilds über den Südhorizont. Vollständig sichtbar ist es für alle Orte südlich der geografischen Breite 25° N, also in den Tropen und natürlich auf der südlichen Halbkugel. In den Monaten April und Mai steht dieses Sternbild besonders günstig am Abendhimmel. Je weiter südlich man ist, desto länger ist die Sichtbarkeit in der Nacht.

Etwa 100 Sterne im Kentaur sind mit bloßem Auge erkennbar; das sind mehr als in anderen Konstellationen ähnlicher Größe. Und gemeinsam mit dem Sternbild Kreuz des Südens (Crux), das vom Kentaur an drei Seiten umschlossen wird, ist die Anzahl von Sternen, die heller als 3 mag sind, in diesem Himmelsareal deutlich höher als etwa im Sternbild Orion, das in nördlichen Breiten den Winterhimmel ziert.

Zudem enthält der Kentaur mit Alpha Centauri (α Cen) den dritthellsten Stern des Nachthimmels. Dieser nur 4,3 Lichtjahre von uns entfernte Stern erscheint uns mit einer visuellen Helligkeit von −0,27 mag. Genau genommen ist dieses Licht jedoch eine Überlagerung der Strahlung eines Doppelsterns, der ohne optische Hilfsmittel nicht getrennt gesehen werden kann. Die beiden einzelnen Komponenten sind Alpha Centauri A mit 0,01 mag und Alpha Centauri B mit 1,33 mag. Eine dritte Komponente dieses Mehrfachsystems ist Proxima Centauri, der mit einer Helligkeit von 11,1 mag nur in Teleskopen sichtbar ist und mehr als zwei Grad von Alpha Centauri entfernt liegt. Proxima ist – der lateinische Name deutet es an – der uns nächstgelegene Stern außerhalb unseres Sonnensystems.

Der südliche Bereich des Sternbilds Kentaur liegt im hellen Band der Milchstraße. Dort befinden sich zahlreiche Dunkelwolken und Gasnebel. Im mittleren und nördlichen Bereich liegen einige Sternhaufen und Galaxien, die zu den lohnenden Beobachtungsobjekten für das Teleskop zählen. Darunter etwa der Kugelsternhaufen Omega Centauri und die Galaxie Centaurus A (NGC 5128), die zugleich eine der hellsten Radioquellen am Himmel ist.

Links zeigt eine mit Koordinaten versehene Karte eines Himmelsausschnitts weiße Sterne auf hellblauem Hintergrund. Die Fläche, die das Sternbild Kentaur einnimmt, ist dunkelblau hervorgehoben. Eine Tabelle rechts gibt wichtige Daten des Sternbilds Kentaur an.

Besondere Objekte

Veränderliche Sterne

Der Mirastern R Centauri: Sternentwicklung in Echtzeit verfolgen

Weiß und blau leuchten die hellen Sterne Alpha und Beta Centauri, während der markierte Stern R zwischen ihnen rötlich glimmt.

Während die hellen Sterne Alpha und Beta Centauri weiß und blau leuchten, glimmen die Sterne R und V766 Centauri in ihrer Umgebung in rötlichem Licht. (Bild: Uwe Reichert)

Die aus zahlreichen Einzelbeobachtungen erstellte Lichtkurve zeigt die extremen Helligkeitsschwankungen des Mirasterns R Centauri

Lichtkurve des Mira-Veränderlichen R Centauri von Mai 2020 bis Mai 2022. Die scheinbare Helligkeit des pulsierenden Sterns schwankte in diesem Zeitraum mit einer Periode von etwa 500 Tagen zwischen 6 mag und 9 mag. Jeder Messpunkt in dieser Lichtkurve entspricht einer visuellen Helligkeitsschätzung eines Amateurastronomen. Die nach rechts laufende Zeitachse ist in Einheiten von Tagen als Julianisches Datum markiert. (Bild: AAVSO)

Die Lichtkurve des Mirasterns R Centauri über einen Zeitraum von zehn Jahren zeigt eine auffällige Struktur aus Doppelmaxima

Über einen Zeitraum von zehn Jahren zeigt die Lichtkurve des Mira-Veränderlichen R Centauri eine auffällige Struktur aus Doppelmaxima. Die beobachteten Werte (Punkte) lassen sich durch Überlagerung zweier Perioden der Länge 499 und 250 Tage anpassen (durchgezogene Kurve). Die nach rechts laufende Zeitachse ist in Einheiten von Tagen als Julianisches Datum markiert. (Bild: N. Vogt et al., 2016 ApJS 227 6)

 Name:
 R Centauri
 andere Bezeichnungen:
 HD 124601, HIP 69754, HR 5326
 Objekttyp:
 Pulsationsveränderlicher vom Mira-Typ
 Sternbild:
 Kentaur
 Position (J2000.0):
 α = 14h 16m 34,3s, δ = −59° 54′ 49,3″
 scheinbare Helligkeit:
 5,2 – 11,5 mag
 Periode:
 500 Tage
 Spektralklasse:
 M4e – M9,5 (M5IIe)
 Entfernung:
 900 pc = 3000 Lj
Umgebungskarte des Sterns R Centauri mit schwarzen Sternen auf weißem Grund

Die Umgebung des Mira-Veränderlichen R Centauri (Fadenkreuz in der Bildmitte). Die Zahlen sind Helligkeiten von geeigneten Vergleichssternen in Magnituden, wobei das Komma bzw. der Dezimalpunkt weggelassen wurde, um Verwechslungen mit Sternen zu vermeiden. Beispiel: 107 = 10,7 mag. Die Kantenlänge des gezeigten Himmelsausschnitts ist 1°. (Bild: AAVSO)

Quellen:

  • G. Hawkins et al.: Stellar R Centauri: An Unusual Mira Variable in a He-Shell Flash. In: The Publications of the Astronomical Society of the Pacific 113, S. 501-506 (2001); DOI: 10.1086/319542
  • W.S.G. Walker und J. Greeves: R Centauri at Millenium’s End. In: The Journal of the American Association of Variable Star Observers 29, S. 105 (2001) (Abstract und PDF)
  • S. Uttenthaler: Period – mass-loss-rate relation of Miras with and without technetium. In: Astronomy & Astrophysics 556, A38 (2013); DOI: 10.1051/0004-6361/201321196
  • S. Uttenthaler et al.: Interplay between pulsation, mass loss, and third dredge-up: More Miras with and without technetium. In: Astronomy & Astrophysics 662, A120 (2019); DOI: 10.1051/0004-6361/201833794
  • N. Vogt: Determination of Pulsation Periods and other Parameters of 2875 Stars classified as Mira in the All Sky Automated Survey (ASA). In: The Astrophysical Journal Supplement Series 227, 6 (2016); DOI: 10.3847/0067-0049/227/1/6
  • I. Iben, jr.: Stellar Evolution Physics, Band 1: Physical Processes in Stellar Interiors. Cambridge University Press 2013

R Centauri ist ein langperiodischer Pulsationsveränderlicher des Mira-Typs im Sternbild Kentaur mit ungewöhnlichen Eigenschaften. Dieser Riesenstern befindet sich in einer Entwicklungsphase, die seinen Zustand und sein Verhalten verändern – und zwar auf einer Zeitskala von wenigen Jahren. R Centauri ist damit einer der seltenen Fälle, in denen sich innerhalb eines Menschenlebens  Veränderungen an einem Stern feststellen lassen – Sternentwicklung in Echtzeit sozusagen.

Ungewöhnliches Erscheinungsbild

Wir finden den Mirastern R Centauri im südöstlichen Bereich des Sternbilds Kentaur, im gleichen Areal wie die hellen Sterne Alpha und Beta Centauri (α und β Cen). Im Fernglas und auf Fotografien erscheint er rötlich. Dieser rote Riesenstern ist 3000 Lichtjahre von uns entfernt und gehört wegen seiner geringen Oberflächentemperatur von rund 3500 Kelvin zur Spektralklasse M.

Im Visuellen schwankt die scheinbare Helligkeit von R Centauri zwischen einem Maximalwert von 5,2 mag und einem Minimalwert von 11,8 mag. Die Periode dieser Schwankung ist jedoch nicht konstant: Seit der Entdeckung des Sterns vor rund 150 Jahren hat die Periode um mehr als zehn Prozent abgenommen – von 568 Tagen Ende des 19. Jahrhunderts auf aktuell nur noch 500 Tage. Auch die Amplitude, also der Betrag der Helligkeitsänderung, hat sich verändert – sie beträgt jetzt nur noch etwa 3,5 Magnituden, und nicht mehr 6,5 Magnituden. Die Leuchtkraft des Sterns schwankt somit nur noch um den Faktor 25, und nicht mehr um den Faktor 400, wie noch vor wenigen Jahrzehnten.

Die Lichtkurve zeigt zudem innerhalb einer Periode zwei Maxima und zwei Minima: Statt nach dem Durchlaufen des Maximalwerts kontinuierlich auf ihren niedrigsten Wert abzusinken, steigt die Helligkeit noch einmal auf ein Zwischenmaximum an. Auf ein hohes Maximum folgt also ein erstes, hohes Minimum, dem wiederum ein zweites, niedriges Maximum und ein zweites, sehr tiefes Minimum folgen. In den letzten Jahren allerdings haben sich die Werte der Minima einander angeglichen. Die scheinbare Helligkeit von R Centauri  fällt nun kaum noch unter 9 mag.

Seine letzten Helligkeitsmaxima erreichte R Centauri Ende August 2020 (6,2 mag), im Mai 2021 (7,1 mag) und im Dezember 2021 (6,6 mag). Wer selbst Veränderliche am Südhimmel beobachten möchte, findet in diesem Mirastern ein lohnendes und vor allem wissenschaftlich äußerst interessantes Objekt. Die folgenden Abschnitte diskutieren die möglichen Ursachen des eigentümlichen Verhaltens.

Warum verhält sich R Centauri so eigentümlich?

Jeder Mirastern zeigt von Zyklus zu Zyklus leichte Schwankungen von Pulsationsperiode und Amplitude der Helligkeitsschwankung. Doch bei R Centauri ist auffällig, dass seine Periode seit 1950 kontinuierlich abnimmt: Pro Jahr verkürzt sich seine Periode um einen Tag. Im gleichen Zeitraum ist die Amplitude der Pulsation deutlich kleiner geworden. Was sind die möglichen Ursachen?

Eine Hypothese: In R Centauri überlagern sich zwei verschiedene Moden der Pulsation, und der Stern ist gerade dabei, sein Verhalten zu ändern. Während Mirasterne stets mit der Grundfrequenz pulsieren, könnte in R Centauri bald eine Oberschwingung die dominierende Pulsation sein. Dann wäre der Stern im Begriff, sich von einem Veränderlichen des Mira-Typs zu einem halbregelmäßigen Veränderlichen zu entwickeln. Das beobachtete Doppelmaximum in der Lichtkurve – bei Mirasternen sehr selten – lässt sich immerhin mit zwei unterschiedlichen Pulsationsperioden von rund 500 und 250 Tagen modellieren. Für eine dominierende Periode um 500 Tage spricht allerdings der Umstand, dass jeweils kurz vor dem hohen Maximum der Farbindex BV  kleinere Werte annimmt als im übrigen Teil des Zyklus – der Stern wechselt also eindeutig zwischen „blauen“ und „roten“ Maxima. Noch scheint also die Grundschwingung die maßgebende Pulsationsdauer zu sein.

R Centauri: Ein AGB-Stern mit Helium-Blitz

In der wissenschaftlichen Literatur wird aber eine andere Ursache als wahrscheinlicher angesehen: R Centauri könnte sich gerade in einer sehr kurzen Entwicklungsphase befinden, in der ein sogenannter Helium-Blitz die Vorgänge im Inneren des Sterns und damit auch sein Schwingungsverhalten verändert.

Als Mirastern gehört R Centauri zu den Roten Riesen mittlerer Masse, die in ihrer Entwicklung weit fortgeschritten sind. Im Hertzsprung-Russell-Diagramm (kurz: HRD), das Astronomen heranziehen, um Sterne verschiedener Entwicklungsstufen zu vergleichen, liegen Mirasterne auf dem asymptotischen Riesenast (englisch: Asymptotic Giant Branch, AGB). In diesem AGB-Stadium haben die Sterne die höchste Leuchtkraft in ihrem stellaren Dasein erreicht. Die äußere, stark aufgeblähte Gashülle hat eine relativ geringe Dichte und eine niedrige Temperatur. Schwankungen in den Zustandsgrößen dieser Gashülle führen zu den beobachteten Helligkeitsänderungen der Mirasterne.

Im Zentralbereich eines AGB-Sterns ist aller Wasserstoff und fast alles Helium verbraucht; dort haben sich überwiegend Kohlenstoff und Sauerstoff als „Asche“ der Heliumverbrennung angesammelt. Die Energiefreisetzung über die Fusion von leichten Atomkernen hat sich nun in zwei äußere Schalen verlagert – in eine dünne Schale mit Heliumbrennen und eine weitere mit Wasserstoffbrennen (siehe den Infokasten „Kurz erklärt: AGB-Sterne“ weiter unten). Wie dies im Detail abläuft, erklärt letztlich das Verhalten von R Centauri.

Explosionsartige Zündung der Heliumfusion

Die meiste Zeit verbringt ein AGB-Stern in einer Phase, in der er seine Energie überwiegend aus der Fusion von Wasserstoff in der schalenförmigen äußeren Brennzone bezieht. Nur in periodischen Abständen, wenn sich wieder genügend Helium als Produkt der Wasserstofffusion über dem Kohlenstoff-Sauerstoff-Kern angesammelt hat, zündet das Heliumbrennen wieder neu, und zwar explosionsartig. Den zeitlichen Abstand zwischen solchen Zündungen schätzen die Astronomen auf 10.000 bis 100.000 Jahre.

Das explosionsartige Einsetzen der Heliumfusion – Heliumblitz genannt – erhöht die Temperatur in der dünnen Schale des Heliumbrennens abrupt. Die Folge ist ein thermischer Puls, der durch die oberen Schichten des Sterns läuft. Dieser hat Auswirkungen auf das Ausdehnungsverhalten und die Leuchtkraft des Sterns. So bringt er die Fusion von Wasserstoff in der äußeren Brennzone zum Erliegen, weil durch die Expansion der Hülle die Dichte und die Temperatur unter die kritische Schwelle sinken. Dadurch sinkt die Leuchtkraft des Sterns rapide. Erst wenn die in der Heliumbrennzone erzeugte Energie durch die viel langsameren Diffusionsprozesse an die Oberfläche gelangt, was Jahre dauert, steigt die Leuchtkraft wieder.

Im Lauf von wenigen Hundert Jahren ebbt die Energieerzeugung in der Heliumschicht wieder ab, weil einerseits Helium verbraucht, andererseits aber kein Helium aus der ehemaligen Wasserstoffbrennzone nachgeliefert wird. Nun können die Dichte und die Temperatur in der äußeren Gashülle wieder steigen, bis erneut die kritischen Werte für die Wasserstofffusion erreicht werden. Nun schließlich übernimmt wieder die Wasserstoffbrennschicht den Großteil der Energieerzeugung, und der Zyklus beginnt von Neuem.

R Centauri: Periodenverkürzung durch Helium-Blitz?

Die Astronomen können zwar nicht in das Innere von R Centauri hineinschauen. Aber aus Modellrechnungen geht hervor, dass ein von einem Heliumblitz oberhalb des Kohlenstoff-Sauerstoff-Kerns ausgelöster thermischer Puls über einen langen Zeitraum hinweg die Leuchtkraft und die Massenverlustrate eines AGB-Sterns verändert. Beide Veränderungen wirken sich entscheidend auf die Periodendauer der Pulsationen aus.

Demnach könnte sich R Centauri in der Phase unmittelbar nach Zündung eines Helium-Blitzes in einer dünnen Schale um den Kohlenstoff-Sauerstoff-Kern befinden. Oder wir sehen den Stern in einer Phase wenige Hundert Jahre später, nachdem die beim Helium-Blitz freigesetzte Energie durch Diffusionsprozesse die Oberfläche des Sterns erreicht hat.

Eine genauere Eingrenzung wird wohl erst möglich sein, wenn die Masse von R Centauri genauer bekannt ist. Denn diese geht als wichtige Größe in die Modellrechnungen ein. Unterdessen liefern Beobachtungen der Lichtkurve von R Centauri weitere essenzielle Daten, um auf das physikalische Verhalten dieses eigentümlichen Mirasterns rückschließen zu können.

R Centauri ist damit ein eindrucksvolles Beispiel, wie die von Amateurastronomen über lange Zeiträume hinweg gesammelten Helligkeitsdaten von veränderlichen Sternen zur astrophysikalischen Forschung beitragen.

Kurz erklärt: AGB-Sterne

Name: Ein AGB-Stern ist ein weit entwickelter Stern mittlerer Masse, der sich zu einem Riesenstern hoher Leuchtkraft aufgebläht hat. Im Hertzsprung-Russell-Diagramm (kurz: HRD) liegen diese Sterne auf dem namensgebenden asymptotischen Riesenast (englisch: Asymptotic Giant Branch, AGB).

Alternierendes Schalenbrennen: Solche AGB-Sterne befinden sich in einem besonderen Entwicklungsstadium, das – je nach Anfangsmasse des Sterns – einige Hunderttausend bis einige Millionen Jahre dauert. Im Zentralbereich des Sterns hat sich überwiegend Kohlenstoff und Sauerstoff als „Asche“ der Heliumverbrennung angesammelt. Die Energiefreisetzung über die Fusion von leichten Atomkernen findet nun alternierend in zwei äußeren Schalen statt – in einer mit Heliumbrennen (etwa 10 % der Zeit) und einer mit Wasserstoffbrennen (etwa 90 % der Zeit).

Heliumblitz: In der Wasserstoff-Brennphase sammelt sich als Fusionsprodukt Helium über dem Kohlenstoff-Sauerstoff-Kern an. Erreicht diese Helium-Schicht kritische Werte von Masse, Dichte und Temperatur, zündet die Helium-Brennphase explosionsartig. Durch die starke Aufheizung erhöht sich der Druck in der Heliumschicht, die nun die darüberliegenden Gasmassen nach außen drückt. Die Gashülle expandiert, kühlt sich dabei ab und die Wasserstofffusion in der äußeren schalenförmigen Brennzone erlischt.

Kontraktion und erneutes Wasserstoffbrennen: Es folgt nun eine Phase, in welcher der Stern seine Energie hauptsächlich durch die Fusion von Helium in einer dünnen Schicht bezieht. Dieser Prozess sammelt weiteren Kohlenstoff und Sauerstoff auf der Oberfläche des Kerns an, während kein frisches Helium von oben nachgeliefert wird. Infolgedessen klingt die Heliumfusion exponentiell ab. Durch die nachlassende Energieproduktion zieht sich die äußere Hülle wieder stärker zusammen, was es der Wasserstoffzone erneut erlaubt, die kritischen Werte für die Fusion von Wasserstoff zu erreichen.

Merkmale von AGB-Sternen: Das physikalische Verhalten von AGB-Sternen ist im Wesentlichen durch drei Vorgänge geprägt:

  1. Ihre äußere Gashülle pulsiert stark, dehnt sich also abwechselnd aus und zieht sich wieder zusammen, was mit Veränderungen von Temperatur und Leuchtkraft einhergeht. Diese Pulsationen führen zu den beobachteten langperiodischen Helligkeitsänderungen der Mirasterne.
  2. Die im Inneren durch Nukleosynthese entstandenen Elemente vermischen sich durch Gasströmungen im Stern und gelangen bis an die Oberfläche.
  3. Wegen des großen Durchmessers des Sterns und der geringen Dichte der äußeren Gashülle strömt viel Materie als Sternwind in den interstellaren Raum. Auf diese Weise reichern AGB-Sterne die interstellare Materie mit schweren Elementen und Staubpartikeln an.

Sternhaufen

Der Kugelsternhaufen Omega Centauri

Omega Centauri oder NGC 5139 im Sternbild Kentaur ist der hellste Kugelsternhaufen des Himmels

Der Kugelsternhaufen Omega Centauri (NGC 5139) ist das hellste Objekt dieser Art am Himmel und bereits mit bloßen Augen zu sehen. Die Aufnahme entstand mit einem Refraktor mit 1600 mm Brennweite, f/8, und einer digitalen Spiegelreflexkamera bei ISO 6400 und einer Belichtungszeit von 60 Sekunden. Norden ist in dieser Aufnahme bei etwa 1 Uhr. (Bild: Uwe Reichert​)

Eine mit Koordinaten versehene grafische Karte eines Himmelsausschnitts zeigt weiße Sterne auf hellblauem Hintergrund. Die Fläche, die das Sternbild Kentaur in der Bildmitte einnimmt, ist dunkelblau hervorgehoben.

Der Kugelsternhaufen Omega Centauri (ω Cen) liegt zentral im Sternbild Kentaur – dort, wo sich laut Ptolemäus „der Rücken des Mannes mit dem Rücken des Pferdekörpers vereinigt“. (Bild: Uwe Reichert​)

Die Umgebung des Kugelsternhaufens Omega Centauri mit beschrifteten Objekten

Der Kugelsternhaufen Omega Centauri (ω Cen) lässt sich aufgrund seiner Helligkeit und seiner Größe leicht auffinden. In seiner Umgebung befinden sich weitere Deep-Sky-Objekte, die hier mit ihrer NGC-Nummer markiert sind. Wegen der südlichen Lage des Sternbilds haben die Sterne keine Ziffern als Flamsteed-Bezeichnungen. Die hellsten Sterne wurden jedoch mit griechischen Buchstaben benannt, wie es in der Bayer-Notation üblich ist; andere tragen lateinische Buchstaben als Bezeichnung. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist das Kürzel Cen für die Sterne im Centaurus weggelassen. Das Kürzel Lup bezeichnet Sterne im Sternbild Wolf (Lupus). (Bild: Uwe Reichert)

Quellen:

  • M. Hilker und T. Richtler: ω Centauri – a former nucleus of a dissolved dwarf galaxy? New evidence from Strömgren photometry. In: Astronomy & Astrophysics 362, S. 895-909 (2000); ADS-Abstract
  • Richard D’Souza und Hans-Walter Rix: Mass estimates from stellar proper motions: the mass of ω Centauri: In: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 429, S. 1887-1901 (2013); DOI: 10.1093/mnras/sts426
  • Rodrigo A. Ibata et al.: Identification of the long stellar stream of the prototypical massive globular cluster ω Centauri. In: Nature Astronomy 3, S. 667-672 (2019); DOI: 10.1038/s41550-019-0751-x
  • John Soltis et al.: The Parallax of ω Centauri Measured from Gaia EDR3 and a Direct, Geometric Calibration of the Tip of the Red Giant Branch and the Hubble Constant. In: The Astrophysical Journal Letters 908, L5 (2021); DOI: 10.3847/2041-8213/abdbad

Omega Centauri im Kentaur, auch unter seiner Katalognummer NGC 5139 bekannt, ist mit einer scheinbaren visuellen Helligkeit von 5,3 mag der hellste Kugelsternhaufen des Himmels. Bereits mit bloßen Augen ist er als Nebelfleckchen erkennbar. Ohne die nicht-stellare Natur des Objekts zu ahnen, listete Ptolemäus es als Stern in seinem Katalog, dem Almagest. Johann Bayer, der in seiner 1603 erschienenen „Uranometria“ die hellsten Sterne mit griechischen Buchstaben bezeichnete, ordnete ihm den Buchstaben Omega zu. Erst der britische Astronom Edmund Halley (1656 – 1741), der von der Atlantikinsel St. Helena beobachtete, entdeckte dieses Objekt im Jahr 1677 neu für die europäische Wissenschaft und listete es als einen von neu gefundenen „hellen Flecken“ (wörtlich: „luminous spots or patches“).

Es dauerte allerdings noch bis zum Jahr 1826, bis der schottische Astronom James Dunlop (1793 – 1848) Omega Centauri als Kugelsternhaufen erkannte, wobei er allerdings noch die damals übliche allgemeine Bezeichnung „Nebel“ verwendete. In seinem „Catalogue of nebulae and clusters of stars in the southern hemisphere“ beschrieb Dunlop das Objekt als Nummer 440 wie folgt: „ω Centauri ist ein schöner, großer, heller, runder Nebel mit einem Durchmesser von etwa 10′ oder 12′, der bis zum Zentrum leicht auflösbar ist; er ist eine schöne Kugel aus Sternen, die sehr allmählich und mäßig zum Zentrum hin verdichtet sind; die vorangehenden und nachfolgenden Sterne sind eher verstreut, und die größte Verdichtung befindet sich eher nördlich des Zentrums; die Sterne sind von ziemlich einheitlicher Helligkeit und von weißer Farbe. Dies ist der größte helle Nebel auf der südlichen Hemisphäre.“

Erscheinungsbild und Eigenschaften

Omega Centauri ist nicht nur der hellste Kugelsternhaufen an unserem Himmel, sondern auch der größte und massereichste in unserer Galaxis. Er enthält schätzungsweise 10 Millionen Sterne. Gemäß der Angaben in einer an der University of Queensland geführten Datenbank von Kugelsternhaufen konzentriert sich die Hälfte der Gesamtmasse auf einen Winkeldurchmesser von 13 Bogenminuten. was bei einer Entfernung von 17 300 Lichtjahren einem Raumbereich von 65 Lichtjahren Durchmesser entspricht. In diesem Volumen befindet sich die Masse von 1,8 Millionen Sonnen.

Mit einem Fernglas erscheint der Kugelsternhaufen als diffuser, runder Fleck. Einzelsterne lassen sich erst mit einem Teleskop erkennen. Der wahrnehmbare Durchmesser des Kugelsternhaufens hängt von der Öffnung des Teleskops ab. In kleineren Teleskopen wird man visuell nur den hellen Kernbereich von etwa 13 Bogenminuten Durchmesser erkennen können. Erst auf Fotografien, die mit Teleskopen langer Brennweite gewonnen wurden, sind auch einzelne Sterne im lockeren Außenbereich des Kugelsternhaufens sichtbar. Insgesamt nimmt Omega Centauri etwa die gleiche Fläche am Himmel ein wie unser Mond.

Nicht nur wegen seiner Größe und Masse nimmt Omega Centauri eine Sonderrolle unter den etwa 100 bekannten Kugelsternhaufen unseres Milchstraßensystems ein. Die Entdeckung von verschiedenen Sternpopulationen lässt auf eine komplexe Entstehungsgeschichte dieses Objekts schließen. Während in gewöhnlichen Kugelsternhaufen die Sterne ungefähr gleiches Alter haben und wenig schwere Elemente enthalten, also eine homogene Population bilden, gibt es in Omega Centauri deutliche Unterschiede im Alter und der chemischen Zusammensetzung. Über einen Zeitraum von sechs bis acht Milliarden Jahren müssen fast kontinuierlich Sterne entstanden sein, wobei es einen eindeutigen Zusammenhang zwischen Alter und chemischer Zusammensetzung gibt: Je jünger die Sterne, desto mehr schwere Elemente enthalten sie.

Ein solcher Zusammenhang ist eigentlich in Galaxien zu erwarten, in denen neue Sterngenerationen aus dem Gas entstehen, das von früheren Generationen bereits mit schweren Elementen wie Eisen angereichert wurde. Dadurch kam die Vermutung auf, dass Omega Centauri gar kein „echter“ Kugelsternhaufen ist, sondern der Rest einer Zwerggalaxie, die vor langer Zeit mit dem Milchstraßensystem verschmolzen ist und einen großen Teil ihres Sterneninventars an dieses abgegeben hat.

Dazu passt die Entdeckung eines langen Gezeitenschweifs, der sich bis in einen Winkelabstand von 28° vom Sternhaufen erstreckt. Möglich geworden war diese Entdeckung durch den Datensatz des Astrometrie-Satelliten Gaia, der präzise Entfernungen und Bewegungen von mehr als einer Milliarde Sternen in unserer Galaxis geliefert hat. Der Auflösungsprozess von Omega Centauri ist wohl schon seit mindestens fünf Milliarden Jahren in Gang.

 Name:
 Omega Centauri
 andere Bezeichnungen:
 NGC 5139
 Objekttyp:
 Kugelsternhaufen
 Sternbild:
 Kentaur
 Position (J2000.0):
 α = 13h 26m 47,3s, δ = −47° 28′ 46,1″
 scheinbare Helligkeit:
 5,33 mag
 Winkeldurchmesser:
 36′
 Entfernung:
 5300 pc = 17 300 Lj
 Masse:
 3,6 Millionen Sonnenmassen
 Alter:
 11,5 Milliarden Jahre

 

Der Kugelsternhaufen NGC 5286

NGC 5286 ist ein Kugelsternhaufen, der nur vier Bogenminuten nordwestlich des 4,6 mag hellen Sterns M Centauri (M Cen)  liegt. Mit einer scheinbaren Helligkeit von 8,3 mag und einer Winkelausdehnung von vier Bogenminuten kommt er zwar nicht an die Qualitäten von Omega Centauri heran, der 5° weiter nordwestlich im gleichen Sternbild liegt; dennoch lohnt sich eine Beobachtung.

Zudem gibt es Parallelen zu Omega Centauri. Beide Kugelsternhaufen enthalten mehrere Sternpopulationen, die sich hinsichtlich ihres Alters und ihrer chemischen Zusammensetzung unterscheiden. Das weist darauf hin, dass auch NGC 5286 der Rest einer ehemaligen Zwerggalaxie ist, die im Lauf der Zeit durch dynamische Prozesse einige ihrer Sterne an unser Milchstraßensystem abgegeben hat.

Mit einer Entfernung von rund 36 000 Lichtjahren befindet sich NGC 5286 nicht in der Scheibe unseres Milchstraßensystems, sondern im galaktischen Halo.

Fotos von NGC 5286 und seiner Umgebung finden sich auf den Seiten von mehreren Amateurastronomen, z.B. Scotty Bishop, Rolf Olsen und Ezequiel Bellocchio. Im interaktiven Aladin Sky Atlas lässt sich die Umgebung von NGC 5286 erkunden.

Quelle:

  • Dongwook Lim et al.: The CN-CH Positive Correlation in the Globular Cluster NGC 5286. In: The Astrophysical Journal 844, 14 (2017); DOI: 10.3847/1538-4357/aa79aa
Der Kugelsternhaufen NGC 5286 scheint am irdischen Himmel mit dem Stern M Centauri ein enges Doppelsystem zu bilden.
Der Kugelsternhaufen NGC 5286 liegt am irdischen Himmel nur vier Bogenminuten vom Stern M Centauri entfernt, der mit bloßen Augen sichtbar ist. Die Infrarotaufnahme stammt aus der Himmelsdurchmusterung Two Micron All Sky Survey, kurz 2MASS. (Bild: 2MASS color J (1.23um), H (1.66um), K (2.16um) – University of Massachusetts & IPAC/Caltech)
 Name:
 NGC 5286
 andere Bezeichnungen:
 Caldwell 84
 Objekttyp:
 Kugelsternhaufen
 Sternbild:
 Kentaur
 Position (J2000.0):
 α = 13h 46m 26,8s, δ = −51° 22′ 27″
 scheinbare Helligkeit:
 8,3 mag
 Winkeldurchmesser:
 4′
 Entfernung:
 11 100 pc = 36 000 Lj
 Alter:
 12,5 Milliarden Jahre

 

Die Umgebung des Kugelsternhaufens Omega Centauri mit beschrifteten Objekten
Nur 5° von Omega Centauri (ω Cen) entfernt befindet sich der kleinere Kugelsternhaufen NGC 5286. (Bild: Uwe Reichert)

Der offene Sternhaufen NGC 5460

Etwa 2° südöstlich des Sterns Zeta Centauri (ζ Cen) befindet sich eine lockere Ansammlung von Sternen, die zu dem offenen Sternhaufen NGC 5460 gehört. Mit einer Winkelausdehnung von 30 Bogenminuten erscheint er uns am Himmel so groß wie die Scheibe des Vollmonds.

Der Schotte James Dunlop listete den Sternhaufen als Nummer 431 in seinem „Catalogue of nebulae and clusters of stars in the southern hemisphere“ und beschrieb ihn als „eine kurios gekrümmte Linie kleiner Sterne von fast gleicher Helligkeit; zwei Sterne der 7. Größenklasse folgen.“

Die Frage bei lockeren offenen Sternhaufen ist stets, welche Sterne in einem bestimmten Umkreis als Mitglieder des Haufens anzusehen sind und welche Vorder- oder Hintergrundsterne sind. Eine grobe Auswertung der Daten des Gaia-EDR3-Katalogs ergibt, dass sich 1137 Sterne mit G-Helligkeiten heller als 13 mag in einem Umkreis von 30 Bogenminuten um das Zentrum von NGC 5460 befinden. Von ihnen lassen sich 54 anhand ihrer Parallaxen und Eigenbewegungen als potenzielle Mitglieder dieses offenen Sternhaufens identifizieren. Als mittlere Parallaxe ergibt sich ein Wert von 1,38 Millibogensekunden, was einer mittleren Entfernung des Sternhaufens von 725 parsec oder 2360 Lichtjahren entspricht.

Fotos von NGC 5460 und seiner Umgebung finden sich auf den Seiten von mehreren Amateurastronomen, z.B. Ezequiel Bellocchio, Steve Crouch und Donald S. Lynn.

Der offene Sternhaufen NGC 5460 im Centaurus zeigt im Fenrrohr eine hakenförmige Struktur
Der offene Sternhaufen NGC 5460 im Sternbild Kentaur zeigt eine eigenwillige Strukur. Eine interaktive Version dieses Bildes bietet der Aladin Sky Atlas des CDS, Strasbourg Observatory, Frankreich. (Bild: Digitized Sky Survey – STScI/NASA, Colored & Healpixed by CDS​)
 Name:
 NGC 5460
 andere Bezeichnungen:
 Objekttyp:
 offener Sternhaufen
 Sternbild:
 Kentaur
 Position (J2000.0):
 α = 14h 07m 23s, δ = −48° 17′ 06″
 scheinbare Helligkeit:
 5,6 mag
 Winkeldurchmesser:
 31′
 Entfernung:
 750 pc = 2400 Lj
 Alter:
 ca. 160 Millionen Jahre

 

Die Umgebung des Kugelsternhaufens Omega Centauri mit beschrifteten Objekten
Der offene Sternhaufen NGC 5460 befindet sich rund 2° südöstlich des Sterns Zeta Centauri (ζ Cen). (Bild: Uwe Reichert)

Galaxien

Centaurus A (NGC 5128)

Die aktive Galaxie NGC 5128 (Centaurus A) enthält ein markantes Staubband

Ein markantes Staubband durchzieht die elliptische Galaxie NGC 5128, die als diffuse Lichtverteilung erscheint. Aufnahme mit dem 16-Zoll-RC-Teleskop von spacecrumb® auf der Astrofarm Tivoli in Namibia (Bild: Matthias Krieger)

Die elliptische Galaxie mit der Katalogbezeichnung NGC 5128 ist besser unter dem Namen Centaurus A bekannt. Dieser zweite Name wurde ihr verliehen, weil sie im Radiobereich das hellste Objekt im Sternbild Kentaur (Centaurus) ist. Hätten wir Augen, die Radiostrahlung sehen könnten, würde Centaurus A alle Sterne und anderen Objekte im Kentaur überstrahlen. Und nicht nur das: Centaurus A ist eine der hellsten astronomischen Radioquellen überhaupt.

Im sichtbaren Licht sehen wir die etwa 12,4 Millionen Lichtjahre von uns entfernte Galaxie mit einer scheinbaren Helligkeit von 6,8 mag. Mit bloßen Augen ist sie also gerade nicht zu erkennen; mit einem Fernglas hingegen ist sie problemlos aufzuspüren. Damit ist Centaurus A gemeinsam mit M 81 im Sternbild Großer Bär (Ursa Major) im Optischen die hellste Galaxie außerhalb der Lokalen Gruppe an unserem Himmel. Nur vier Galaxien erscheinen uns noch heller: die beiden Magellanschen Wolken sowie die Andromedagalaxie M 31 und die Dreiecksgalaxie M 33, die gemeinsam mit unserem Milchstraßensystem zur Lokalen Gruppe gehören.

Ihre Helligkeit und ihre große Ausdehnung von etwa 25′ × 17′ machen Centaurus A zu einem leichten und beliebten Beobachtungsobjekt für Amateurastronomen. In Teleskopen ab etwa 10 cm Öffnung ist neben dem hellen Zentralbereich der elliptischen Galaxie auch das charakteristische dunkle Staubband zu sehen. Auch fotografische Aufnahmen mit einer gewöhnlichen Spiegelreflexkamera zeigen bereits die flächenhafte Ausdehnung und das zentrale Staubband. Aufnahmen mit größeren Amateurteleskopen enthüllen eine Vielzahl weiterer Details.

Wir finden Centaurus A etwa 4,5° nördlich des Kugelsternhaufens Omega Centauri, der bereits mit bloßen Augen gut zu erkennen ist.

Hochwertige Fotos von NGC 5128 / Centaurus A präsentieren zahlreiche Amateurastronomen im Internet. Beispiele sind Daniel Verschatse, Shawn Nielsen, Alejandro Tombolini und Siegfried Hold.

Die Umgebung des Kugelsternhaufens Omega Centauri mit beschrifteten Objekten

Centaurus A – im Bild mit der NGC-Nummer 5128 und dem Kürzel Cen A beschriftet – liegt 4,5° nördlich vom Kugelsternhaufen Omega Centauri (ω Cen). (Bild: Uwe Reichert)

 Name:
 Centaurus A
 andere Bezeichnungen:
 Cen A, NGC 5128
 Objekttyp:
 Linsenförmige Galaxie S0pec D; Seyfert 2
 Sternbild:
 Kentaur
 Position (J2000.0):
 α = 13h 25m 27,6s, δ = −43° 01′ 09,5″
 scheinbare Helligkeit:
 6,8 mag
 Winkeldurchmesser:
 25,7′ × 17,8′
 Entfernung:
 3,8 Mpc = 12,4 Millionen Lj
Masse:
 1 • 1012 Sonnenmassen
Zentralbereich der elliptischen Galaxie NGC 5128 mit breitem Staubband

Historische Aufnahme von NGC 5128 mit dem 5-Meter-Teleskop des Mount-Palomar-Observatoriums (Aus: W. Baade und R. Minkowski: On the Identification of Radio Sources, The Astrophysical Journal 119, S. 215 (1954); DOI: 10.1086/145813)

Galaktischer Kannibalismus: Die Großen fressen die Kleinen

Das optische Erscheinungsbild von Centaurus A ist durch eine diffuse, ovale Lichtverteilung ihrer Sterne und ein breites Staubband in ihrem Innenbereich geprägt. Dieses zentrale Band aus Staubwolken absorbiert das sichtbare Licht der dahinter stehenden Sterne und verhindert den direkten Blick in den Zentralbereich der Galaxie. Die starke Radiostrahlung von Centaurus A wurde schon früh mit diesem Staubband in Verbindung gebracht. Und bereits 1954 vermuteten Walter Baade und Rudolph Minkowski, dass das ungewöhnliche Gebilde aus der Verschmelzung einer großen elliptischen Galaxie und einer kleineren Spiralgalaxie hervorgegangen ist. Diese Interpretation hat sich durch nachfolgende Beobachtungen und auch Computersimulationen bestätigt.

Die Begegnung und Verschmelzung beider Galaxien hat sich in astronomisch junger Zeit ereignet. In einem Prozess, der vor einigen Hundert Millionen Jahren begann, hat die kleine Spiralgalaxie die große elliptische Galaxie mehrmals umlaufen beziehungsweise durchdrungen. Dabei wurden im starken Gravitationsfeld die äußeren Sterne der Spiralgalaxie abgestreift, die sich in der Folge mit den Sternen der elliptischen Galaxie vermischt haben. Die dunklen Wolken im breiten Staubband sind die heute noch sichtbaren Zeugen dieses Verschmelzungsprozesses.

Eine Überlagerung von Aufnahmen in verschiedenen Wellenlängenbereichen zeigt die Galaxie Centaurus A, ihr Staubband und die Jets, die vom zentralen Schwarzen Loch ausgehen

Eine Überlagerung von Aufnahmen in verschiedenen Wellenlängenbereichen zeigt die Galaxie Centaurus A, ihr Staubband und die Jets, die vom zentralen Schwarzen Loch ausgehen. Orange dargestellt ist die Submillimeterstrahlung, die mit dem Radioteleskop APEX in Chile gemessen wurde. Blau codiert ist die Röntgenstrahlung, gemessen mit dem Weltraumteleskop Chandra. Der sich nach unten rechts ausbreitende Jet erzeugt eine Stoßwelle, die Röntgenstrahlung emittiert. (Bild: ESO/WFI (Optisch); MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss et al. (Submillimeter); NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al. (Röntgen))

Quellen:

  • W. Baade und R. Minkowski: On the Identification of Radio Sources. In: The Astrophysical Journal 119, S. 215-231 (1954); DOI: 10.1086/145813
  • Michele Cappellari et al.: The mass of the black hole in Centaurus A from SINFONI AO-assisted integral-field observations of stellar kinematics. In: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 394, S. 660-674 (2009); DOI: 10.1111/j.1365-2966.2008.14377.x
  • Nadine Neumayer und Klaus Meisenheimer: Ins Herz von Centaurus A. Wie die Astronomen mit Großteleskopen zum zentralen Schwarzen Loch vordringen. In: Sterne und Weltraum, September 2009, S. 42-51
  • Nadine Neumayer: The Supermassive Black Hole at the Heart of Centaurus A: Revealed by the Kinematics of Gas and Stars. In: Publications of the Astronomical Society of Australia 27, S. 449-456 (2010); DOI: 10.1071/AS09080
  • B. McKinley et al.: The jet/wind outflow in Centaurus A: a local laboratory for AGN feedback. In: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 474, S. 4056-4072 (2018); DOI: 10.1093/mnras/stx2890

Gigantische Teilchenschleuder

Die Verschmelzung zweier Galaxien blieb nicht ohne Folgen: Neben den Sternen wurden auch Gasschwaden durcheinandergewirbelt, die teilweise in den Einflussbereich des extrem massereichen Schwarzen Lochs im Herzen von Centaurus A gerieten. Dadurch wurde eine heftige Phase gesteigerter Sternentstehung ausgelöst, und das Schwarze Loch erhielt neue Nahrung. Deshalb beherbergt Centaurus A einen aktiven galaktischen Kern (AGN nach Englisch: Active Galactic Nucleus), aus dem zwei riesige Gasströme in gegenüberliegenden Richtungen aus dem System herausschießen.

Ursache dieser Jets sind die Prozesse in der unmittelbaren Umgebung des Schwarzen Lochs: Das durch die Gravitationswirkung in Richtung des Schwarzen Lochs strömende interstellare Gas – oder das Gas von durch Gezeitenkräften zerrissenen Sternen – kann nicht radial in das Schwerkraftzentrum fallen, sondern sammelt sich aufgrund der Drehimpulserhaltung in einer wirbelnden Scheibe um das Schwarze Loch an. Reibungsprozesse heizen diese Akkretionsscheibe auf Temperaturen bis zu 100 000 Kelvin auf, die deswegen in allen Wellenlängenbereichen des elektromagnetischen Spektrums intensiv strahlt. Zudem ist bei diesen Temperaturen das gesamte Material ionisiert, liegt also als Plasma aus negativen Elektronen und positiven Atomkernen vor. Magnetfelder, die in der Scheibe durch die Rotation mitgerissen und verstärkt werden, entfalten auf diese geladenen Teilchen die Wirkung einer gigantischen Schleuder: Mit hoher Geschwindigkeit schießt das ionisierte Gas senkrecht zur Ebene der Akkretionsscheibe davon.

Die Wechselwirkung dieser Jets – insbesondere der darin enthaltenen schnellen Elektronen – mit dem Gas entlang ihrer Ausbreitungsrichtung sorgt für die starke Emission von Radiostrahlung, für die Centaurus A bekannt ist. Zugleich entsteht durch das Abbremsen der hochenergetischen Elektronen auch intensive Röntgenstrahlung.

Auch als Gammastrahlenquelle ist Centaurus A seit einigen Jahren bekannt. Wegen dieser Eigenschaften und ihrer Nähe – Centaurus A ist die uns nächstgelegene aktive Galaxie – ist dieses Sternsystem vermutlich für einen Teil der kosmischen Strahlung verantwortlich, die beständig auf unser Sonnensystem einprasselt.

Wie das Schwarze Loch „gewogen“ wurde

Das sichtbare Licht aus dem Kernbereich von Centaurus A wird durch das Staubband um mehrere Größenordnungen geschwächt. Deshalb müssen Astronomen auf infrarotes Licht ausweichen, das weniger durch den Staub absorbiert wird, um in den innersten Bereich der Galaxie blicken zu können. Zudem müssen die Bewegungen der Sterne und des Gases in der Umgebung des zentralen Schwarzen Lochs mit ausreichend hoher Auflösung erfasst werden, um daraus dessen Masse zu bestimmen. Theoretische Überlegungen ergaben, dass die Beobachtungsdaten besser als 0,3 Bogensekunden aufgelöst sein müssen, um dieses Ziel zu erreichen. Ein Winkeldurchmesser von 0,3 Bogensekunden entspricht der scheinbaren Größe einer Ein-Euro-Münze in einer Entfernung von zwölf Kilometern.

Die weltweit ersten Instrumente, die im infraroten Licht eine derart hohe Auflösung erreichten, waren Systeme mit adaptiver Optik am Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile. die Bilder und Spektren aufnehmen können. Damit gelang es, die Kinematik der Sterne im Kernbereich von Centaurus A zu untersuchen. Daraus konnte für die Masse des zentralen Schwarzen Lochs ein Wert von ungefähr 55 Millionen Sonnenmassen ermittelt werden.

NGC 4945: Eine aktive Verwandte unseres Milchstraßensystems

Die Spiralgalaxie NGC 4945 erscheint spindelförmig, weil wir sie von der Kante sehen

NGC 4945 ist eine Spiralgalaxie ähnlich wie unser Milchstraßensystem, deren flache Scheibe wir fast direkt von der Kante sehen. In der Scheibenebene zeichnen sich dunkle Staubwolken ab. (Bild: ESO)

Die Umgebung des Kugelsternhaufens Omega Centauri mit beschrifteten Objekten

Die Galaxie NGC 4945 – im Bild mit der NGC-Nummer 4945 beschriftet – liegt 4° südwestlich vom Kugelsternhaufen Omega Centauri (ω Cen). (Bild: Uwe Reichert)

Die Spiralgalaxie NGC 4945 liegt zwischen drei Sternen der 4. Helligkeitsklasse, die mit bloßen Augen sichtbar sind

Die Spiralgalaxie NGC 4945 liegt zwischen drei Sternen der 4. Helligkeitsklasse, die mit bloßen Augen sichtbar sind. Von oben im Uhrzeigersinn sind dies die Sterne f Cen, ξ¹ Cen und ξ² Cen. Weitere Galaxien sind im Bild zu sehen. (Bild: ESO/Digitized Sky Survey 2. Acknowledgment: Davide De Martin)

NGC 4945 im Sternbild Kentaur (Centaurus) ist eine Spiralgalaxie, die wir fast genau von der Kante sehen. Deshalb nehmen wir sie als spindelförmiges Objekt am Himmel wahr. Wie unser eigenes Milchstraßensystem ist die Scheibe von dunklen Wolken aus Gas und Staub durchzogen, während Sternentstehungsgebiete im rötlichen Licht leuchten. Und so wie unsere Galaxis gibt es im Kernbereich von NGC 4945 einen zentralen Balken und in dessen Zentrum ein extrem massereiches Schwarzes Loch, das ungefähr das 1,4 Millionen-Fache der Sonnenmasse in einem kleinen Volumen vereint. Damit ähnelt NGC 4945 in ihrem gesamten Erscheinungsbild unserer eigenen Galaxie.

Es gibt jedoch einen bedeutenden Unterschied: Während das Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxis zurzeit wenig aktiv ist, zeigt jenes in NGC 4945 eine deutlich höhere Aktivität. Beobachtungen im Röntgenbereich offenbaren einen zentralen Starburst, also eine stark erhöhte Rate der Sternentstehung, und der Galaxienkern wird als aktiver galaktischer Kern des Typs Seyfert 2 eingestuft.

Mit einer Entfernung von etwa 13 Millionen Lichtjahren ist NGC 4945 etwa sechsmal so weit von uns entfernt wie die Andromedagalaxie Messier 31. (Manche Fachveröffentlichungen nennen allerdings Entfernungen bis 22 Millionen Lichtjahren.) Das und ihre aktiven Eigenschaften machen NGC 4945 zu einer der nächsten aktiven Galaxien und zu einer der hellsten Infrarotquellen außerhalb der Lokalen Gruppe. Und ähnlich wie die Starburst-Galaxien M 82 im Sternbild Großer Bär (Ursa Major) und NGC 253 im Sternbild Bildhauer (Sculptor) ist NGC 4945 eine der wenigen Galaxien, deren erhöhte Sternentstehungsrate im Gammastrahlenbereich durch das Weltraumteleskop Fermi nachgewiesen werden kann.

Starbursts blasen Gas aus der Galaxie heraus

Untersuchungen der Extinktion zeigen, dass der südwestliche Rand der Galaxie uns etwas näher liegt als der nordöstliche. Diese Orientierung behindert im Optischen den Einblick in die Zentralregion und in die Geschehnisse auf der „Unterseite“ der Galaxie. Beobachtungen bei kürzeren oder längeren Wellenlängen liefern jedoch deutliche Hinweise auf junge, massereiche Sternhaufen im Kernbereich, auf die ein erheblicher Teil der erhöhten Sternentstehungsrate zurückgeht.

Zudem wurde ein konischer Ausfluss an ionisiertem Gas nachgewiesen, der mit mehreren Hundert Kilometern pro Sekunde in nordwestlicher Richtung aus dem Kernbereich der Galaxie ausströmt. Durch diesen Sternwind wird pro Jahr eine Masse von ungefähr zehn Sonnenmassen aus der Galaxie herausgeblasen. Ein Teil dieses Gases fällt wie bei einem riesigen Brunnen wieder in den Kernbereich der Galaxie zurück, ein anderer Teil sammelt sich nach dem Abkühlen als neutrales Gas in einem Halo um die Galaxie, ein weiterer Teil kann schließlich aufgrund seiner hohen Geschwindigkeit den Gravitationsbereich der Galaxie endgültig verlassen und verbreitet sich im intergalaktischen Raum.

Hervorzuheben ist, dass NGC 4945 gemeinsam mit der gleich weit entfernten Galaxie Centaurus A und einigen weiteren, aber kleineren Galaxien im Kentaur zur so genannten Centaurus-A-Untergruppe gehört. Diese ist wiederum ein Teil der größeren Centaurus-A/M83-Galaxiengruppe, die sich auch über die im Norden benachbarten Sternbilder Wasserschlange (Hydra) und Jungfrau (Virgo) erstreckt.

Auf den Websites vieler Sternfreunde finden sich Fotos von NGC 4945. Als Beispiele seien hier aufgeführt die Fotos von Mike O. Day, Daniel Verschatse, Ezequiel Bellocchio, Sergio Eguivar und von Josef Pöpsel und Beate Behle.

Quellen:

  • Alberto D, Bolatto et al.: ALMA Imaging of a Galactic Molecular Outflow in NGC 4945. In: The Astrophysical Journal 923, 83 (doi.org/10.3847/1538-4357/ac2c08)
  • Roger Ianjamasimanana et al.: The extended HI halo of NGC 4945 as seen by MeerKAT. In: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 513, S. 2019-2038 (2022) (doi.org/10.1093/mnras/stac936)
 Name:
NGC 4945
 andere Bezeichnungen:
 IRAS 13025−4911, Caldwell 83
 Objekttyp:
 Spiralgalaxie SB(s)cd / Seyfert 2
 Sternbild:
 Kentaur
 Position (J2000.0):
 α = 13h 05m 27,3s, δ = −49° 28′ 04,4″
 scheinbare Helligkeit:
 9 mag
 Winkeldurchmesser:
 20,4′ × 4,3′
 Entfernung:
 3,8 Mpc = 12,4 Millionen Lj
Masse:
 1,4 • 1011 Sonnenmassen

Ursprung des Sternbilds Kentaur

Die Sternbilder Centaurus - ein Mischwesen aus Mensch und Pferd - und Crux in dem historischen Sternatlas von Hevelius

Die Sternbilder Centaurus und Crux in der Darstellung von Johannes Hevelius (1611-1687). Hevelius stellte die Sternbilder in seinem Atlas spiegelverkehrt dar – so, als würde man die Himmelskugel von außen betrachten. (Aus: Johannes Hevelius, Sternenatlas, russische Ausgabe, Taschkent 1978. Repro: Uwe Reichert)

Tonfigur eines Kentauren aus der antiken Stadt Gerasa

Kentauren, Mischwesen aus Mensch und Pferd, spielten in der antiken Mythologie eine große Rolle. Tonfigur aus der antiken Stadt Gerasa in Jordanien. (Bild: Uwe Reichert)

Der Kentaur hält mit seiner rechten Hand ein wildes Tier an dessen Hinterläufen, in seiner linken Hand eine Weinrebe. Mittelalterliche Illustration nach einer Beschreibung des Astronomen as-Sufi

Während der Kentaur mit seiner rechten Hand die Hinterläufe eines wilden Tiers umklammert, hält er in seiner linken Hand eine Weinrebe. Mittelalterliche Illustration nach einer Beschreibung des Astronomen as-Sufi. (Bild: Forschungsbibliothek Gotha der Universität Erfurt, Memb. II 141, mit freundlicher Genehmigung)

Der Kentaur ist eines der 48 Sternbilder, die bereits in der griechischen Antike bekannt waren – obwohl es heute vom östlichen Mittelmeerraum aus gesehen nur zu einem geringen Teil über den Südhorizont aufsteigt. Das liegt daran, dass sich der sichtbare Teil des Firmaments infolge der Präzessionsbewegung der Erdachse langsam verschiebt. Als der griechische Gelehrte Eudoxos im 4. vorchristlichen Jahrhundert die gebräuchlichen Sternbilder auflistete, war der Kentaur noch vollständig zu sehen, und die hellen Sterne Alpha und Beta Centauri wanderten während der Kulmination des Sternbilds dicht über den Südhorizont hinweg.

Rund 500 Jahre später stellte Claudius Ptolemäus (um 100 – 160 n. Chr.) in Alexandria seinen Sternkatalog zusammen, den wir heute als Almagest kennen. Zu jener Zeit war der Kentaur von Ägypten aus noch vollständig sichtbar. Von Athen aus hingegen blieben die südlichsten Sterne dieses Sternbilds bereits dauerhaft unter dem Horizont.

Cheiron, der gutmütige Kentaur

Die Kentauren – in der Kunst meist als Zwitterwesen aus Pferd und Mensch dargestellt – galten als unzivilisiertes, gewalttätiges Volk. Am Himmel sehen wir gleich zwei dieser Mischwesen mit vier Beinen und zwei Armen dargestellt: im Schützen (Sagittarius) und eben im Kentaur. Letzterer wird im griechischen Mythos zumeist mit der Gestalt des Cheiron gleichgesetzt.

Von den übrigen Kentauren unterschied sich Cheiron sowohl durch seine Abstammung als auch durch seinen Charakter. Glaubt man der Überlieferung, war Cheiron eine der weisesten und gelehrtesten Personen, die jemals lebten. Schon der Dichter Homer preist Cheiron in den „Ilias“ als „den gerechtesten aller Kentauren“. Viele der aus den Heroengeschichten bekannten Griechen sollen seine Erziehung genossen haben, wie etwa Iason, der Anführer der Argonauten, Achilleus, der Held des Trojanischen Krieges, und Asklepios, der von ihm in die Geheimnisse der Heilkunst eingewiesen wurde und den wir im Sternbild Schlangenträger (Ophiuchus) verewigt sehen.

Eines Tages wurde der griechische Held Herakles (der im Sternbild Herkules verewigt ist) auf einer seiner Abenteuerreisen von dem gastfreundlichen Kentauren Pholos bewirtet. Doch andere Kentauren, vom Duft des Weines unbeherrscht geworden, griffen Herakles an. Dieser setzte sich zur Wehr und tötete viele von ihnen. Einige der Kentauren flüchteten sich zu dem unbeteiligten Cheiron, der während des Kampfes versehentlich von einem der vergifteten Pfeile Herakles’ getroffen wurde. Cheiron war als Sohn des Titanen Kronos zwar unsterblich, doch das Gift verurteilte ihn zu langem Leiden. Der Göttervater Zeus soll schließlich zugestimmt haben, Cheiron von seinen Qualen zu erlösen und ihm eine andere Art von Unsterblichkeit zu verleihen, indem er ihn als Sternbild an den Himmel versetzte.

Der Kentaur mit Thyrsosstab und wildem Tier

Am Himmel sehen wir Cheiron auf der Milchstraße entlanglaufen. Die Sterne Alpha und Beta Centauri stellten die Vorderbeine des Kentauren dar, während die Sterne des heutigen Kreuz des Südens (Crux), die in der Antike noch zum Kentauren gezählt wurden, dessen Hinterbeine symbolisierten.

Viele historische Himmelsatlanten stellen Cheiron mit einer Lanze dar, mit der er einen Wolf aufgespießt hat, der im Nachbarsternbild zu sehen ist. Diese Interpretation weicht jedoch in mehrfacher Hinsicht von der antiken Beschreibung ab:

Zum einen sprach Ptolemäus in seinem Almagest nicht von einem Wolf, sondern allgemein von einem wilden Tier (θηρίον), ohne es näher zu kennzeichnen. Zum anderen hält nach dieser Beschreibung der Kentaur mit seiner rechten Hand (dem Stern Kappa Centauri) das Tier an dessen Hinterläufen (dem Stern Beta Lupi) fest. Und schließlich hält der Kentaur keine Lanze in der Hand, sondern einen Thyrsosstab. Ein solcher Stab galt in der griechischen Mythologie als Attribut des Weingotts Dionysos und seines Gefolges.

Meist wird der Thyrsosstab mit dem Stängel des Riesenfenchels gleichgesetzt, einer Pflanze, die im gesamten Mittelmeerraum vorkommt. Der Stängel kann ein bis zwei Meter lang und mehrere Zentimeter dick werden. Aufgrund seiner Stabilität kann man ihn – ähnlich wie Bambus – zum Bau von Kleinmöbeln verwenden, während sein Mark in früheren Zeiten als Zunder benutzt wurde. Der griechischen Sage nach soll Prometheus den trockenen Stängel eines Riesenfenchels benutzt haben, um den Menschen das Feuer zu bringen, das die Götter ihnen vorenthalten wollten.

Für Dionysos und seine Anhänger hatte der aus einem solchen Stängel gefertigte Thyrsosstab eine viel profanere Bedeutung: Wer dem Wein zu stark zugesprochen hatte, konnte seine Haltung bewahren, indem er sich auf diesen Stab stützte. Um dabei Verletzungen vorzubeugen, war das obere Ende des Thyrsosstabs entweder mit einer Fencheldolde oder einem Pinienzapfen bekrönt. In manchen bildlichen Darstellungen auf Vasen, Fresken oder Mosaiken ist er auch einfach mit einem Büschel aus Efeu- oder Weinblättern umwunden.

Sieg über das Wilde?

Eine Illustration des Kentauren, die der Beschreibung von Ptolemäus recht nahe kommt, finden wir in einer Pergamenthandschrift aus dem 15. Jahrhundert, die heute in der Forschungsbibliothek Gotha aufbewahrt wird. Der unbekannte Künstler hatte eine Bilderserie kopiert, die auf den muslimischen Astronomen Abd ar-Rahman as-Sufi (903 – 986) zurückgeht. As-Sufi hatte sich auf den Almagest des Ptolemäus sowie auf Himmelsgloben gestützt, die ebenfalls auf antiken Beschreibungen basierten. Allerdings ist auch bei as-Sufi die Darstellung nicht ganz korrekt, denn aus dem Thyrsosstab ist bei ihm eine einfache Weinrebe geworden.

Die ursprüngliche Bedeutung der Zusammenstellung aus Kentaur, Thyrsosstab und wildem Tier bleibt leider im Dunkel der Geschichte verborgen. Spekulieren lässt sich, ob diese Komposition nicht einfach ein Sinnbild dafür ist, dass es Cheiron offenbar gelungen war, das Wilde und das Ungezügelte im Menschen in den Griff zu bekommen.