Mai/Juni 2007 – Der Virgo-Galaxienhaufen

13. März 2008 - g.grutzeck

Allgemeines:
Galaxien treten nur selten einzeln in Erscheinung. Man findet sie vielmehr in Strukturen angeordnet, die sich seit dem Beginn der Expansion des Universums unter dem Einfluss der eigenen Schwerkraft gebildet haben. Die sich im Laufe der Zeit gebildeten Galaxienhaufen gehören zu den größten zusammenhängenden Objekten, die man im Universum kennt. Sie können aus bis zu tausenden von Einzelgalaxien bestehen, die sich in einem gemeinsamen Schwerefeld mit unterschiedlicher Geschwindigkeit bewegen. Gleichzeitig haben sich kleinere Galaxiengruppen gebildet, die zusammen mit den größeren Galaxienhaufen die so genannten Galaxiensuperhaufen bilden. Dichteschwankungen nach dem Urknall haben zur Bildung von Orten verschieden starker Gravitation geführt, die zur Bildung dieser Strukturen beigetragen haben. Durchdrungen sind diese Galaxienhaufen von einem dünnen, 107 bis 108 Kelvin heißen Gas, das mit Röntgenteleskopen nachweisbar ist [4]. Der heutige Stand der Erkenntnisse zeigt eine großräumige, schaumartige Verteilung dieser Superhaufen, die uns die Strukturen des Universums veranschaulicht.
Die Lage am Himmel:
Der Virgo-Galaxienhaufen, um den es in dieser Ausgabe des AdM gehen soll, dehnt sich über ein Gebiet von etwa acht Grad in der Jungfrau und dem Haar der Berenice aus. Er ist etwa 60 Millionen Lichtjahre von uns entfernt [1] und beheimatet mehr als 2000 Einzelgalaxien. Die Galaxien des Virgohaufens, die des benachbarten Coma-Galaxienhaufens, die rund dreißig Mitglieder der Lokalen Gruppe, zu der unsere Milchstraße und die Andromedagalaxie gehören und einige kleinere Sternsysteme bilden zusammen eine riesige Ansammlung von Galaxien. Dabei ist es erwiesen, dass zwischen den einzelnen Systemen gravitative Kräfte wirken. Das gesamte beschriebene System wird der “Lokale Superhaufen” genannt.
Geschichtliches:
Charles Messier war es, der im Februar 1771 die ersten Galaxien des Virgohaufens entdeckte. Man weiß heute, dass es sich um die elliptische Riesengalaxie M49 handelte, die Messier als erstes in seinen Katalog eintrug. Im März folgte die Riesengalaxie M87 (bekannt auch als Virgo A). Insgesamt registrierte Messier 16 Galaxien des Virgohaufens: M49, M58, M59, M60, M61, M84, M85, M86, M87, M88, M89, M90, M91, M98, M99, und M100. Für M91 notierte Messier Folgendes (übersetzt nach Kenneth Glyn Jones): [3]
“Das Sternbild Jungfrau und speziell sein nördlicher Teil ist eines der Sternbilder, das die meisten Nebel beinhaltet. Der Katalog beinhaltet 13, die bestimmt wurden, nämlich die Nummern 49, 58, 59, 60, 61, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90 und 91. All diese Nebel scheinen keine Sterne zu beinhalten und können bei gutem Wetter und während des Meridiandurchgangs gesehen werden. Auf die meisten dieser Nebel wurde ich von Herrn Méchain aufmerksam gemacht.”
Messier erkannte damals, dass diese neu entdeckten Nebel eine Gruppe bilden. Dass es sich um Sternsysteme außerhalb unserer Milchstraße handelt, konnte er natürlich nicht wissen. Erst durch die Beobachtungen Edwin Hubbles in der Andromedagalaxie war es möglich geworden, Einzelsterne außerhalb unserer Milchstraße nachzuweisen.
Der Aufbau des Virgo-Galaxienhaufens:
Der Virgohaufen besteht im Wesentlichen aus Spiralgalaxien und elliptischen Galaxien. Dabei bilden die Riesengalaxien mehrere gemeinsame Zentren. Da Gezeitenkräfte im Innern des Virgohaufens die Spiralstruktur der Galaxien zerstören, befinden sich die großen elliptischen Galaxien in den Zentralbereichen, während die Spiralgalaxien deutlich vermehrt in den Außenbereichen zu finden sind. Der Zentralbereich wird von den großen elliptischen Riesengalaxien M49, M60 und M87 gebildet, ohne dass ein eindeutiges Zentrum erkennbar ist. Diese drei Riesengalaxien stellen jeweils den Mittelpunkt dreier Untergruppen dar: im Zentralbereich Haufen A um M87, im Süden Haufen B um M49 und im Osten Haufen C um M60. Sehr auffällig im Zentralbereich sind auch die beiden großen elliptischen Galaxien M84 und M86. (Abb. 1 bis 4) Sie bilden den westlichen Anfang einer ganzen Anordnung von hellen Galaxien, die sich in einem geschwungenen Bogen nach Nordosten aneinander reihen, wobei das nordöstliche Ende von M88 markiert wird. (Abb. 6 u. 12) Diese Aneinanderreihung wurde nach ihrem Entdecker Markarians Galaxienkette benannt. Etwas westlich von M86 findet man die beiden wechselwirkenden Galaxien NGC 4438 und die kleinere NGC 4435. (Abb. 5) An diesen beiden Galaxien werden die gravitativen Kräfte, die zwischen den beiden Objekten wirken, besonders deutlich.
1994 konnten mit Hilfe des HST in einigen Galaxien des Virgohaufens Cepheiden bestimmt werden. Die Perioden-Helligkeits-Beziehung ermöglichte Rückschlüsse auf die Entfernung des Virgohaufens, die mit 65 Millionen Lichtjahren angegeben wird. Der ungefähre Durchmesser des Galaxienhaufens beträgt daher etwa 9 Millionen Lichtjahre. Die Messungen der Bewegung der Haufenmitglieder lässt auf die Masse der dort versammelten Materie schließen (Virialsatz, Pekuliargeschwindigkeiten) [2].
Ermittelt man die Gesamtmasse der Haufenmitglieder mit Hilfe deren Leuchtkraft, ergibt sich ein Wert, der um ein Vielfaches unter dem Wert liegt, der mit Hilfe der Bewegungen ermittelt wurde. Diese Tatsache gilt als einer der ersten Hinweise auf das Vorhandensein der so genannten dunklen Materie [5].

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Abb. 1: Virgohaufen, Bernhard Hubl, Schlierbach/Österreich;
TeleVue NP101 4-Zoll-Apochromat mit f = 540 mm und eine ST-2000 XM; Luminanz:17 x 10 Minuten, Farbauszüge (R 5 x 10 min / G 5 x 5 min / B 5 x 5min).
Abb. 2: Virgohaufen, Eduard von Bergen, Schweiz;
250mm f/4 Schmidt-Newton auf einer Alt-7, Canon EOS 20Da. Die Belichtungszeit betrug 2 Stunden 36 Minuten bei 1600 ISO bei 31 Aufnahmen zu je 5 Minuten.
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Abb. 3: Virgohaufen, Fachgruppenmitglied Peter Bresseler, Lüneburg;
Aufgenommen mit einem TEC 140 APO und einer SBIG STL 11000M; L: 60 min (1×1 bin), RGB: 30:30:20 min (2×2 bin).
Abb. 4: Markarians Galaxienkette, Fachgruppenmitglied Gerald Willems,
Mosaik aus zwei Aufnahmeserien a’ 4x 10 min, 80mm ED Refraktor 1:6
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Abb. 5: NGC 4438 u. NGC 4435, Bernhard Hubl, Schlierbach/Österreich; Ausschnitt aus Abb. 1. Abb. 6: M 88, Peter Hackenberg, Oer-Erkenschwick
Aufnahmegerät: C11, F5,5 mit ATIK 16 C, Peter berichtet von schlechtem Seeing bei dieser Aufnahme vom 05.Mai 2007.
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Abb. 7: M 87, Olaf Haupt, Marktheidenfeld-Kreuzberg
Mit dieser Aufnahme ist es Olaf Haupt gelungen den berühmten Jet an der elliptischen Riesengalaxie M87 aufzunehmen. Er belichtete 12 Aufnahmen a’ 10 min mit seinem Vixen VC 200 bei 180 mm Brennweite und einer SBIG ST 8 XME.
Abb. 8: Die Umgebung von M 58 + 59, Fachgruppenmitglied Rainer Sparenberg,
Mit lediglich 10 x 5 Minuten am 115/805 Apochromat und einer Canon20D (Hutech modifiziert) gelang diese Aufnahme.
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Abb. 9: M 58, Strauß Harald, Österreich,
4x 300s wurde diese Aufnahme belichtet. Dazu setzte Harald Strauß seinen 14″ Hypergrafen mit 1020 mm Brennweite und eine SBIG ST10 ein.
Abb. 10: M 90, Günter Kerschhuber, Österreich,
Diese Prächtige Aufnahme konnte Günter Kerschhuber mit seinem Intes MK69 gewinnen. Er belichtete die LRGB Aufnahme mit 240/34/38/48 Minuten. Kamera war seine SXV H9.
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Abb. 11: M 61, Fritz Sussmann, Österreich,
Aufgenommen mit einem 12” Newton mit 1500 mm Brennweite und einer LcCCD 11N.
Abb. 12: M 88, Michael Karrer, Österreich,
Mit einem 7″ Meade Refraktor 1600mm wurde diese Aufnahme gewonnen. Belichtet wurde 2 x 900s mit einer Starlight MX916.
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Abb. 13: M 90, Michael Karrer, Österreich,
Auch diese Aufnahme kommt von Michael Karrer. 7″ Meade Refraktor 1600mm, 2 x 900s mit einer Starlight MX916.
Abb. 14: M 91, Rolf Löhr, Österreich,
2 x 600s + 1x 1200s waren notwendig um diese Aufnahme zu gewinnen. Aufnahmeinstrument war ein12″ LX 200 mit 3000mm Brennweite und eine ST 8E.
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Abb. 15: M 98, Strauß Harald, Österreich,
aufgenommen mit einer ST7, 1 x 1200s im 2fach Binning. Aufnahmeoptik war ein 10" LX 200 mit einer Brennweite von 1625 mm
Abb. 16: M 99, Rolf Löhr, Österreich”
Ebenfalls mit dem 12" LX 200 sowie der ST 8E wurde diese Aufnahme gewonnen. Belichtet wurde 3 x 1200s.
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Abb. 17: M 100, Michael Karrer, Österreich,
Auch hierbei kam der 7" Meade Refraktor mit 1600mm Brennweite zum Einsatz. 1 x 300s + 3 x 900s betrug die Belichtungszeit mit der Starlight MX916.
Abb. 18: Virgohaufen, Christian Rusch, Schweiz
Diese schöne Aufnahme des Virgohaufens soll auch noch gezeigt werden. Christian Rusch nahm sie mit einem Takahashi FS60C auf. Er belichtete 12 x 5 Minuten mit einer Canon EOS 20Da.

Quellen:
[1] http://www.seds.org/messier/more/virgo_dist.html [2] Virialsatz der Himmelsmechanik? http://de.wikipedia.org/wiki/Virialsatz [2] Pekuliargeschwindigkeiten? http://de.wikipedia.org/wiki/Pekuliargeschwindigkeit [3] http://www.seds.org/messier/more/virgo.html [4] http://www.ita.uni-heidelberg.de/~msb/clusters/index_gr.html [5] http://www.mpifr-bonn.mpg.de/public/Dir_Bjoern/DMDE.html