Messier 35: Ein offener Sternhaufen am Winterhimmel


In offenen Sternhaufen tummeln sich Sterngeschwister, die aus derselben Gas- und Staubwolke entstanden sind. Wie Jugendliche hängen sie noch in Gruppen zusammen, von denen sie sich nur langsam lösen, um dann wie unsere Sonne eigene Wege zu gehen.
Das Material, aus dem Sterne entstehen, befindet sich in der Scheibe unserer flachen Heimatgalaxie. Da wir selbst uns in dieser Scheibe befinden, sehen wir unsere Galaxie als Band der Milchstraße am Nachthimmel. Die Sternentstehungsgebiete und somit auch die offenen Sternhaufen sind daher entlang des Milchstraßenbandes aufgereiht. Im Sommer können wir das Band der Milchstraße gut erkennen, da wir in Richtung des Zentrums unserer Galaxie blicken. Im Winter ist das Band der Milchstraße nicht weg, sondern nur schlechter zu sehen, weil wir nun vom Zentrum weg in die dünn besiedelten Außenbereiche schauen. Die beiden Zwillingsbrüder Kastor und Pollux stehen mit ihren Füßen auf der Milchstraße. Das breite Galaxienband durchzieht ihr Sternbild Gemini (Zwillinge) genau so wie die Nachbarsternbilder Auriga (Fuhrmann), Taurus (Stier) und Orion. Genau in dieser Ecke des Himmels befindet sich der offene Sternhaufen M 35, der 35. Eintrag im Katalog von Charles Messier.

Der Sternhaufen befindet sich etwa 100 Lichtjahre oberhalb der galaktischen Ebene. Seine Entfernung zu uns beträgt 2700 Lichtjahre. Er ist also deutlich weiter weg als die berühmten Plejaden, die man zur selben Jahreszeit im Sternbild Stier bewundern kann. Der Astronom Robert J. Trümpler klassifiziert M 35 als III3r. Diese Klassifikation gibt im wesentlichen das Erscheinungsbild wieder und bedeutet übersetzt: Der Haufen ist zwar gut abgegrenzt, also allein stehend, aber hat keine wahrnehmbare Konzentration. Die Sterne wirken gleichmäßig verteilt. Außerdem sind es sehr viele Sterne, von ganz unterschiedlicher Helligkeit. Auf der Aufnahme glaubt man die Mitglieder des Haufens zählen zu können. Es sind aber weit mehr, als auf dem Bild zu sehen sind. Die Astronomen rechnen mit 2700 Sterne, die zu M 35 zu zählen sind: 2700 Sterngeschwister! Weniger als 120 davon sind für das hier verwendete Teleskop visuell hell genug.

Der hellste Stern in M 35 ist ein blauer Riese vom Spektraltyp B3, mit über 700facher Sonnenleuchtkraft. Sterne durchlaufen in ihrer Existenz charakteristische Phasen, ähnlich wie Menschen auch. Es gibt aber einen wichtigen Unterschied: Menschen die zur selben Zeit geboren werden, durchlaufen auch die verschiedenen Stadien ihres Reifungsprozesses mehr oder weniger zur selben Zeit. Bei Sternen ist es anders: Massereiche Sterne altern viel schneller. Obwohl also alle Sterne im Haufen zur selben Zeit entstanden sind, sind manche von ihnen noch Teenager, während andere schon Greise sind. Jeder Sternhaufen hat so eine charakteristische Verteilung von weit fortgeschrittenen und noch wenig entwickelten Sternen. Die Astronomen können aus dieser Verteilung auf das Alter des Sternhaufens schließen. Für Messier 35 wird ein Alter von lediglich 150 Millionen Jahre angegeben.


Wie jung das ist, zeigt der Vergleich mit einer anderen nebelartigen Struktur auf der Aufnahme. Bei dem Objekt NGC 2158 handelt es sich ebenfalls um einen Sternhaufen, dessen Alter mit zwei Milliarden Jahre angegeben wird. Er ist so alt, dass er etwa 20% seiner ursprünglichen Masse verloren hat. Sternhaufen verlieren ihre Masse durch den frühen Tod der schnelllebigen massereichen Sterne (Supernovae) und durch die Gravitationswirkung der Sterne im Haufen selbst. Offene Sternhaufen lösen sich mit der Zeit auf.
Dass der Sternhaufen NGC 2158 so viel kleiner aussieht, liegt natürlich an seiner großen Entfernung. Er ist etwa zehntausend Lichtjahre weiter entfernt als Messier 35.

Der Sternhaufen M35 hat einen Durchmesser von 22 Lichtjahren. Bei der vermuteten Sternenanzahl bedeutet dies, dass sich in einem Kubiklichtjahr drei Sterne befinden. Zum Vergleich: Der nächstgelegene Nachbarstern unserer Sonne ist über vier Lichtjahre entfernt. Einer der Sterne in Messier 35 ist ein Doppelstern mit der Nummer ADS 4744, bzw 134 im Katalog der Doppelsterne von Otto Struve. Der Abstand von 31" der beiden Komponenten lässt sich auch im Amateurteleskop trennen.
Messier 35 ist mit einer Helligkeit von 5mag und einer Winkelausdehnung von 28' (also etwa so groß wie der Vollmond) ein wunderschönes Fernglasobjekt, das sich unter einem dunklen Himmel sogar mit bloßem Auge entdecken lässt. Der Haufen ist somit auch recht leicht zu finden: Man muss nur von dem Stern Kastor ausgehend die Sternenkette bis zu den hellen Sternen µ Gem und ν Gem entlang wandern. Etwas oberhalb dieser beiden Sterne ist Messier 35 leicht auszumachen.

Literatur: Stoyan, Atlas der Messier-Objekte Oculum-Verlag

Angaben zur Aufnahme: 
19 Minuten gesamte Belichtungszeit (gestackt) mit Canon EOS 500D ohne Nachführkontrolle
Teleskop: Skywatcher ED Apo 120/900 Evostar
Montierung: Skywatcher HEQ-5 Pro
Aufnahmedatum: 20.02.2015

Acht neue Planeten in der lebensfreundlichen Zone

Astronomen vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics haben die Existenz von gleich acht Planeten, die andere Sterne als unsere Sonne umkreisen, bekannt gegeben. Solche Planeten, die nicht zu unsererm Sonnensystem gehören, werden Exoplaneten genannt. Astronomen kennen inzwischen über eintausend solcher Objekte. Besonders erwähnenswert sind dabei natürlich die erdähnlichen. Die acht neuen Exoplaneten erfüllen dieses Kriterium insofern sie ihren Stern in einer Entfernung umlaufen, in der Wasser in seiner flüssigen Form existieren kann. Da flüssiges Wasser eine Grundvoraussetzung des Lebens ist, gilt dieser Bereich als potenziell lebensfreundlich. Man spricht auch von der habitablen Zone.

Damit Wasser in flüssiger Form vorliegen kann, braucht es allerdings auch noch eine Atmosphäre, die den nötigen Druck erzeugt. Ohne Luftdruck würde das Wasser auf unserer Erde verdampfen. Außerdem ist es durchaus denkbar, dass auch weit von einem Stern entfernt flüssiges Wasser existieren kann, wenn es eine andere Wärmequelle gibt. So vermutet man unter dem Eis des Jupitermondes Europa einen flüssigen Ozean, erwärmt von den mächtigen Gezeitenkräften des Gasriesen.

Zurück zu den Exoplaneten: Zwei von den acht neu entdeckten Welten gelten als besonders erdähnlich. Es handelt sich um die Planeten mit dem technischen Namen Kepler-438b und Kepler-442b. Beide sind nach dem NASA-Satelliten Kepler bemannt. Dieser hat über Jahre hinweg immer denselben Ausschnitt am Nachthimmel beobachtet, um potenzielle Exoplaneten beim Vorübergang vor ihrem Stern zu erwischen. Nur durch solche kleinen Sternverfinsterungen verraten sich die Planeten. Wer bei der Datenanlyse mithelfen will, kann das übrigens hier tun: planethunters.org

Irgendwo im Keplerfeld zwischen den Sternbildern Cygnus und Lyra finden sich die acht neuen Planeten.
Die Sterne dieses Himmelsausschnitt sind also nach dem Satelliten benannt und werden einfach durchnummeriert. Wird zu einem Stern ein Planet entdeckt, hängt man ein kleines B am Sternnamen an, um den Planeten zu bezeichnen. Sollte um einen Stern darüber hinaus noch weitere Planeten entdeckt werden, wird einfach im Alphabet weitergegangen. So ist beispielsweise der Planet Kepler-30d der dritte entdeckte Planet um den Stern Kepler-30.

Die Analyse der Daten zu Kepler-438b und Kepler-442b ergaben, dass beide nicht nur in der lebensfreundlichen Zone kreisen, sondern höchstwahrscheinlich auch Gesteinsplaneten sind, also Planeten mit einer festen Oberfläche. Beide Planeten sind vermutlich auch nicht viel größer als unsere Erde. Die beiden Sterne, die sie umlaufen sind hingegen deutlich masseärmer als unsere Sonne. Da massearme Sterne weniger Energie abgeben, müssen sich die beiden Planeten deutlich näher an ihren Sternen befinden, um in der habitablen Zone zu sein. So kommt es, dass Kepler-438b gerade mal 35 Tage für einen Umlauf um seinen Zentralstern braucht. Ein Jahr dauert also 35 unserer Erdtage (wie lange ein Tag auf Kepler-438b dauert ist nicht bekannt). Auf Kepler-442b kann man alle 112 Tage Silvester feiern.

Der Stern Kepler-438 ist nur halb so groß und massereich wie unsere Sonne. Solche Leichtgewichte werden auch als rote Zwerge bezeichnet. Ihre effektive Temperatur liegt deutlich unter der unserer Sonne. Daher erscheinen diese Sterne am Himmel ihrer Planeten eher rötlich, statt gelblich. Der Stern Kepler-442 ist etwas größer aber mit 0,6 Sonnenradien immer noch deutlich kleiner als unser Mittagsgestirn. Übrigens ist das nicht ungewöhnlich, denn die meisten Sterne sind solche Leichtgewichte der K- und M-Klasse. Unsere Sonne hingegen ist schon ein recht ordentliches Exemplar.

Aus der Kombination der Entfernung vom Zentralstern und dessen Strahlungsleistung versuchen die Astronomen nun zu berechnen, ob der Exoplanet in der für das Leben günstigen Zone liegt oder nicht. Kepler-438b enthält demnach etwa 40% mehr Licht als unsere Erde (zum Vergleich, unsere Venus bekommt etwa das Doppelte der Strahlung der Erde ab). Die Wahrscheinlichkeit mit diesem Exoplanet einen Kandidaten für einen lebensfreundlichen Planeten gefunden zu haben, geben die Forscher mit 70% an. Bei Kepler-442b stehen die Chancen mit 97% sogar noch viel besser. Die Strahlungsleistung, die er von seinem Stern erhält, liegt in etwa bei zwei Drittel derjenigen unserer Erde. (Diese Leistung, Solarkonstante genannt, beträgt übrigens 1367 Watt pro Quadratmeter).

Die beiden Sternsysteme befinden sich im Keplerfeld, doch sagt dies nichts über die dritte Dimension, also die Entfernung aus. Kepler-438 ist 470 Lichtjahre entfernt, Kepler-442 sogar 1.100 Lichtjahre. Das ist natürlich viel zu weit, um diese Planeten direkt zu beobachten, aber es ist ja schon einmal gut zu wissen, in welche Richtung man schauen muss, um auf erdähnliche Exoplaneten zu stoßen.

Wissenschaftliches Paper: Validation of Twelve Small Kepler Transiting Planets in the Habitable Zone