Rückblick auf den Sommer: Herkuleshaufen M13

Der Kugelsternhaufen Messier 13 gehört zu den Highlights des Sommerhimmels. Er ist einer der größten seiner Art, praktisch in jeder Optik ein interessanter Anblick und dazu noch leicht zu finden. Kein Wunder, dass dieses Objekt so beliebt ist!

Zu finden ist Messier 13 in dem Sternentrapez, das den Körper des Helden Herkules bildet. Hat man dieses Sternenviereck erst einmal ausgemacht, muss man mit seiner Sucheroptik nur noch an der rechten Flanke zwischen den Sternen auf- und abfahren, bis einem ein flaumiges Wölkchen ins Auge springt.

Auch der Astrofotograf Julian Zoller hat die Sichtbarkeit von Messier 13 in diesem Sommer genutzt, um mit seinem 200-Millimeter-Newton, einer Touptek-Astrokamera und viel Knowhow in der Bildbearbeitung die obige Aufnahme zu erstellen.

Kugelsternhaufen sind erstaunliche Himmelsobjekte, deren Entstehung nicht wirklich verstanden ist. Sie gehören zu unserer Galaxie und umkreisen das galaktische Zentrum auf weiten Keplerellipsen. Sie sind also nicht wie unsere Sonne ein Teil der galaktischen Scheibe - der Milchstraße - sondern auch weit abseits dieser Ebene anzutreffen. Dies und das Alter der Sterne in Kugelsternhaufen zeigt, dass sie älter sind als die Entwicklung unserer Galaxie zu ihrer heutigen Form einer flachen Scheibe mit Spiralarmen. Sie sind Relikte aus der Entstehungszeit unserer Heimatgalaxie. Trotz ihrer hohen Sternendichte sind sie also auch erstaunlich stabil.

Zu unserer Galaxie gehören etwa 150 Kugelsternhaufen. Messier 13 ist der hellste am Nordhimmel. Unter idealen Sichtbedingungen ist dieses Objekt sogar mit bloßem Auge zu sehen. Die Auflösung in Sterne gelang allerdings erst Friedrich Wilhelm Herschel im Jahre 1784. Für Charles Messier, der das Objekt im Jahre 1764 als Nummer 13 in seinem berühmten Katalog nebelartiger Objekte aufnahm, war es noch ein "Nebel ohne Sterne". Heute gehen die Astronomen davon aus, dass Messier 13 etwa 600.000 Sonnenmassen enthält, was ungefähr eine Millionen Sterne entspricht. Diese drängen sich in ein Volumen von 160 Lichtjahren Durchmesser.

Dieser gewaltige Ball aus Sternen umkreist das Zentrum unserer Milchstraße in etwa 500 Millionen Jahren. Dabei entfernt er sich auf seiner Bahn bis zu 100.000 Lichtjahre vom Zentrum, kommt ihm aber auch bis auf 15.000 Lichtjahre nahe.

In einem etwas größerem Umfeld ist Messier 13 in diesem Bild zu sehen, das ich mit einem 120-Millimeter Linsenfernrohr bei 900 Millimeter Brennweite aufnahm:

Im Jahre 1974 wurde von dem riesigen Radioteleskop in Arecibo in Puerto Rico eine Botschaft an Intelligenzen gesendet, die auf einem hypothetischen Planeten leben, der um einer der vielen Sterne von M13 kreisen könnte. Eine mögliche Antwort werden wir allerdings erst in 50.000 Jahren erhalten, wobei ein Kugelsternhaufen allerdings eher kein guter Ort für die Bildung eines Planetensystems sein dürfte.

Der Herkuleshaufen Messier 13

Der Herkuleshaufen M13 ist ein relativ leicht zu findendes Objekt des Sommerhimmels. Edmond Halley entdeckte ihn im Jahre 1713 mit bloßem Auge. Das ist bei der Lichtverschmutzung, mit der wir uns heutzutage in Mitteleuropa rumschlagen müssen, sehr schwierig. Dafür macht es uns die Lage von M13 im Sternbild Herkules recht einfach, den Haufen mit dem Teleskop zu finden.

Der griechische Held Herkules verfügt im wesentlichen über einen kräftigen Body, der von vier Sternen gebildet wird. Auf dieses Quadrat aus Sternen stößt man, wenn man mit dem Auge vom hellen Stern Arktur aus in Richtung Vega über das Sternbild Nördliche Krone wandert:

Fährt man mit dem Fernglas oder dem Sucher des Teleskops die Linie zwischen den beiden rechten Sternen des Herkules-Body ab, stößt man auf einen "Nebel ohne Sterne". So bezeichnete Charles Messier (1730-1817) den 13. Eintrag in seinen berühmten Katalog nebelartiger Objekte. Er konnte nicht falscher liegen. Im Teleskop franst das runde Nebelwölkchen in unzählige Sterne auf. Es sind mehrere hunderttausend Sterne, die in einem Volumen mit 150 Lichtjahren Durchmesser versammelt sind.

Astronomen bezeichnen ein solches Objekt als Kugelsternhaufen, kurz: Kugelhaufen. Auch wenn das Objekt 25.000 Lichtjahre entfernt ist, gehört es noch zu unserer Galaxie, der Milchstraße. Es gibt circa 150 Kugelhaufen, die in weiten Bahnen das Zentrum unserer Milchstraße umkreisen. Auch unsere Schwestergalaxie Andromeda hat mehrere hundert solcher Begleiter. Die Sterne der Kugelhaufen sind so alt wie die Milchstraße selbst und möglicherweise ein Relikt ihrer Entstehung.

Aufnahme: Skywatcher ED Apo 120/900 mit Canon EOS 700Da. Etwa 100 Minuten Gesamtbelichtungszeit.

Herkuleshaufen M13: Von wegen keine Sterne!

Herkules ist der Held des Sommers. Die Grafik unten zeigt die Himmelsansicht an diesem Wochenende in Richtung Osten um 23:00 MESZ mit dem Sternbild Herkules. Der rautenförmige Körper des Helden ist leicht zu finden, wenn man sich an seinen beiden Nachbarn orientiert. Die markante nördliche Krone ist ebenso auffällig wie der sehr helle Stern Vega in der Leier.

Hat man den Körper des Herkules entdeckt, muss man mit seinem Teleskop oder Fernglas nur noch die Linie zwischen den zwei Sternen seiner westlichen Seite abfahren. Dann trifft man unweigerlich auf einen flaumigen Wattebausch, den Charles Messier (1730-1817) als "Nebel ohne Sterne" bezeichnet hat und mit der Katalognummer 13 versah.

Doch schon in einem kleinen Teleskop ab 60 Millimeter Öffnung zeigt sich der Wattebausch granuliert.In größeren Teleskopen ab 80 Millimeter löst sich das nebelartige Objekt in Sterne auf.

Die Sterne bilden einen sogenannten Kugelsternhaufen. Diese Objekte bestehen aus einer kompakten Ansammlung sehr alter Sterne. M13 vereint etwa 600.000 Sonnenmassen in einem Volumen mit gerade mal 160 Lichtjahren Durchmesser.

Kugelsternhaufen wie M13 gehören zu unserer Milchstraßengalaxie. Es gibt etwa 150 davon. Die Kugelsternhaufen umkreisen das Zentrum unserer Galaxie auf Bahnen, die sie weit weg von der Milchstraßenebene bringen. Anders als unsere Sonne und die meisten Sterne sind sie also nicht Teil der flachen Scheibe unserer Galaxie.

Messier 13 ist knapp 26.000 Lichtjahre von uns entfernt. Entdeckt wurde das Objekt im Jahre 1714 von Edmond Halley. Unter sehr guten Sichtbedingungen, also kein störendes Mondlicht und wenig Lichtverschmutzung, ist M13 mit bloßem Auge zu sehen.

Quellen: Das Bild ganz oben wurde aufgenommen mit einer Nikon D7000 Spiegelreflexkamera durch das Linsenteleskop ED115S von Vixen. Die Grafik wurde mit Stellarium erzeugt.

Der Kugelhaufen im Herkules

Egal wie sehr auch das Wetter zickt, das Sternbild Herkules kündigt den Sommer an. Vier Sterne dieses Sternbildes bilden ein markantes Sternentrapez, das ist der Body des griechischen Muskelhelden.

Herkules ist um 23:00 Uhr MESZ vollständig aufgegangen und steht im Osten zwischen den hellen Sternen  Vega und Arktur.

An seiner rechten Flanke finden wir eines der spektakulärste Objekte der nördlichen Hemisphere, nämlich den Kugelhaufen M 13.

Einen Monat später steht Herkules um diese Uhrzeit aufrecht im Süden. Die Lage  von M 13 ist hier in dieser  mit Stellarium angefertigten Grafik mit "Herkuleshaufen" markiert. 

Und so sieht das Objekt M 13 aus, fotografiert mit einem 8-Zoll-Newton-Teleskop:

Foto: Julian Zoller, Volkssternwarte Schriesheim

Der Bildausschnitt ist so gewählt, dass links im Bild noch die Galaxie NGC 6207 zu sehen ist.

Bei einem Kugelhaufen handelt es sich um einen kugelförmigen Sternhaufen. Dass Sterne in Haufen anzutreffen sind, ist an sich nicht ungewöhnlich, denn wenn eine Gas- und Staubwolke kollabiert, bildet sie gleich mehrere Sterne. Solche Gebilde aus Sterngeschwistern müssen wir aber von den Kugelhaufen unterscheiden. Die Geschwister aus vielleicht hundert Sternen stehen so lose und locker zusammen, dass man von einem Offenen Sternhaufen spricht. Man kann zwischen die Sterne hindurch schauen. Ein Kugelhaufen hingegen ist viel kompakter. Nur am Rand löst er sich in einzelne Sterne auf, hingegen ist die Sternkonzentration zur Mitte so hoch, dass wir einzelne Sterne nicht mehr unterscheiden können. Charles Messier, der den Herkuleshaufen als Nummer 13 in seinen Katalog aufnahm, entdeckte sogar gar keine Sterne, sondern nur einen diffus leuchtenden Nebel. Er schrieb im Jahre 1764: "Nebel ohne Sterne, er ist rund und leuchtend, das Zentrum heller als die Ränder...". Der in Einzelsterne auflösbare Rand von M 13 zeigt eine ausgefranste Struktur, die von den frühen teleskopischen Beobachtern als "haarähnlich aussehende gebogene lineare Arme" (John Herschel) oder "armförmige Anhängsel" (Heinrich Louis d'Arrest) beschrieben wurden.
Kugelhaufen sind also sternreiche Gebilde aus hunderttausend bis Million Mitgliedern, die sich einen sphärischen Raum von nur 150 Lichtjahren teilen. Im Zentrum solch eines Kugelsternhaufens ist die Sterndichte über zehntausend mal so hoch wie in der näheren Sonnenumgebung - was muss das dort für ein gewaltiger Himmelsanblick sein!

Die Kugelhaufen sind sehr weit entfernt und am Himmel nicht gleich verteilt. Wir sehen sie nur in einer Hälfte des Himmels. Anders als die Offenen Sternhaufen sind sie dabei aber auch nicht in der Ebene der Milchstraße konzentriert. Aus diesen Beobachtungen schloss der Astronom Harlow Shapley (1885-1970), dass die Kugelhaufen das Zentrum unserer Milchstraße in einem sphärischen Halo umkreisen. Aus der Tatsache, dass wir sie nur in einem Bereich des Himmels sehen folgt, dass die Sonne sich nicht im Zentrum dieses Halos, also nicht im Zentrum der Milchstraße befinden kann, sondern 25.800 Lichtjahre entfernt. Wem das jetzt zu schnell ging, dem hilft vielleicht diese Grafik:

Kugelsternhaufen (Globular Clusters) umkreisen das Zentrum der Galaxie. Stünde die Sonne im Zentrum der Galaxie, müssten die Kugelhaufen in alle Richtungen etwa gleich häufig vorkommen, was sie aber nicht tun.

 Der Kugelhaufen M 13 im Herkules ist 25.890 Lichtjahre entfernt und etwa 160 Lichtjahre ausgedehnt. Er beinhaltet circa eine Million Sterne mit insgesamt 600.000 Sonnenmassen. Für einen Umlauf um das Zentrum der Milchstraße benötigt der Kugelhaufen 500 Million Jahre.
Kugelhaufen sind die "Ahnen des Universums", da ihre Sterne zehn Milliarden Jahre oder älter sind, also doppelt so alt wie unsere Sonne. Diese Sterne sind chemisch viel einfacher aufgebaut als unsere Sonne, weil es bei ihrer Entstehung kaum massereiche Elemente im Universum gab. Sie mussten sich mit der einfachen Materie aus dem Urknall als Baumaterial zufrieden geben. Alles was hier auf unserer Erde festes Material bildet - Gestein und Metalle - gab es bei der Entstehung dieser Sternmethusalems noch nicht.

Es sind rund 150 Kugelhaufen bekannt, die unsere Milchstraße umkreisen. Man schätzt ihre Zahl aber auf etwa 800. Bei unserer Nachbargalaxie, dem Andromedanebel, kennen wir über 200 Kugelhaufen.

Unter idealen Bedingungen ist M 13 sogar mit dem bloßen Auge zu sehen. In moderner Zeit viel dies zum ersten mal Edmond Halley im Jahre 1714 auf. Damals kannte man noch keine Lichtverschmutzung, nur der Vollmond störte die Astronomen bei der Arbeit. Für den Vorstadthimmel unserer Zeit braucht es schon ein optisches Instrument, um M 13 zu sehen. Dies lohnt sich aber auf jeden Fall!

Literatur: Hans-Ulrich Keller: Kompendium der Astronomie Kosmos-Verlag

Er ist voller Sterne: Der Herkuleshaufen

Dieses Bild zeigt den Herkuleshaufen M 13 (NGC 6205) in einer gerade gemachten Aufnahme mit dem ferngesteuerten Teleskop von slooh.com auf den Kanarischen Inseln. Bei M 13 handelt es sich um einen Kugelsternhaufen der eher größeren Sorte. Diese Art von Sternhaufen stellen eine beträchtliche Ansammlung von Sternen dar: In einem Raumgebiet von gerade mal 160 Lichtjahren Durchmesser tummeln sich über eine Million Sterne. Man schätzt die Gesamtmasse des Sternhaufens auf 600000 Sonnenmassen. Anders als bei den relativ massearmen offenen Sternhaufen, sind die Sterne in Kugelsternhaufen stark gravitativ gebunden. Diese Haufen lösen sich nicht auf, stattdessen nimmt die Dichte der Sterne zum Zentrum hin zu, wie dieses Bild erahnen lässt.

Der Herkuleshaufen befindet sich in knapp 26000 Lichtjahren Entfernung. Es handelt sich dabei also um ein Objekt, das noch zu unserer Galaxie gehört, sonst könnte man auch nicht mit diesem relativ kleinen Teleskop einzelne Sterne unterscheiden. Kugelsternhaufen befinden sich aber meist außerhalb der galaktischen Ebene. Sie umkreisen den Zentralbereich unserer Galaxie (Bulge) wie Elektronen einen Atomkern in einem simplen Atommodell. Für einen Umlauf um das Galaktische Zentrum benötigt M 13 circa 500 Million Jahre.

Als Objekt 6. Größe sollte M 13 eigentlich mit bloßem Auge sichtbar sein, aber die Durchsicht des Himmels in unserer Gegend erlaubt dies wohl nicht. Ansonsten tut es aber auch ein Fernglas. Wie der Name vemuten lässt, findet sich der Sternhaufen im Sternbild Herkules, direkt am Rand des Körpers des Helden. Dieses Objekt ist recht leicht zu finden, das sollte jeder mal selber ausprobieren - ganz ohne Roboterteleskop!


Literaturtipp: Atlas der Messier-Objekte