Im Bann des Feuerrades - M 101 visuell 

Andreas Domenico und Ronald C. Stoyan

M 101: Zeichnung von Lord Rosse am 72"-Leviathan im Jahr 1851; aus [6]


Face-On-Spiralgalaxien gehören zu den beeindruckendsten Erscheinungen im Kosmos. Die meisten dieser Galaxien, bei denen man direkt von oben auf die gewundenen Spiralarme blickt, bieten nur auf Fotos einen überzeugenden Anblick. Bei einigen nahen Galaxien ist es aber möglich, die Tiefen einer Spirale mit eigenen Augen am Fernrohr selbst zu erleben - ein großartiger Beobachtungsgenuß ganz besonderer Art. M 101, die Feuerrad-Galaxie in Ursa Major, ist eines dieser Objekte.

M 101 bildet zusammen mit M 51 und M 63 eine Galaxiengruppe ähnlich unserer Lokalen Gruppe in 4,6 Mpc Entfernung. M 101 selbst wird von einem ausgedehnten Halo von Begleitern umgeben, von denen viele visuell beobachtbar sind [1]. M 101 dient als Musterbeispiel einer Spiralgalaxie: eine "Grand-design"-Spirale. Drei große Spiralarme wickeln sich um das helle Zentrum, gesprenkelt von zahllosen hellen Assoziationen und HII-Regionen. Zehn von diesen Knoten in den Spiralarmen sind so hell, daß sie nach den Beobachtungen von Lord Rosse und d' Arrest eigene Nummern im NGC bekommen haben [2]. Neun dieser Knoten können auf tiefen Aufnahmen und in modernen Arbeiten [3-5] identifiziert werden; lediglich NGC 5450 muß als nicht existent gelten.

In einer dunklen Nacht erkennt man mit einem 10×50-Feldstecher einen kleinen runden Nebelhauch, der nicht unbedingt schwer zu sehen ist. Im Fernrohr füllt sie visuell mit etwa 20'x20' schon bei kleiner Vergrößerung das Gesichtsfeld aus - M 101 ist die drittgrößte visuell zu beobachtende Galaxie des Nordhimmels. Bereits mit einem 120/1020-Refraktor ist M 101 ein visuelles Erlebnis. Der südwestliche Spiralarm ist angedeutet, als kleine schwache Flecken sind NGC 5462 und 5461 zu sehen. Nur wenig nördlich des hellen, aber nicht stellaren Kernes befindet sich der berühmte helle Vordergrundstern, der schon oft für eine Supernova gehalten wurde. Der nordwestliche Spiralarm ist stellenweise gut definiert, im schwachen Leuchten der südwestlichen Randbereiche sind die länglichen Flecken von NGC 5447 und das fast sternförmige Pünktchen von NGC 5455 zu sehen.

Mit zunehmender Öffnung wird die Beobachtung der Spiralarme und die Entdeckung der einzelnen HII-Regionen und Assoziationen zum abendfüllenden Genuß. Ausgehend von einem hellen, fast sternförmigen Zentrum, das in einen ovalen Kernbereich eingehüllt ist, krümmen sich deutlich sichtbar mehrere breite Spiralarme in die Nacht, die sich erst in weiter Entfernung vom strahlenden Kern in der Dunkelheit verlieren. Zwar erscheint die Galaxie in ihrer Gesamtheit am besten bei 5-8 mm Austrittspupille (AP), aber das genaue Identifizieren der Knoten in den Spiralarmen geschieht am besten bei Vergrößerungen von 100× und mehr. Einzelne Knoten reagieren auf die Beobachtung mit einem Schmalband-Filter und enthüllen so ihre Natur als HII-Regionen. Im folgenden geben wir unsere Beobachtungen entlang der drei großen Spiralarme mit 14" (rcs) und 18" (ad) Öffnung detailliert wieder. Die Nomenklatur richtet sich nach dem NGC [2] sowie den nach [3] katalogisierten HII-Regionen (H-).

Spiralarm I

Der längste Arm des Feuerrades dreht sich visuell ein Mal um das Zentrum der Galaxie, auf tiefen Aufnahmen sieht man noch einen halben Umlauf mehr. Gespickt mit einer Vielzahl heller Kondensationen zeigt er schnurgerade nach Nordosten. Visuell ist die äußerste Spitze dieses Arms von der sehr kleinen und schwachen HII-Region H 1149 definiert, die sich direkt an einem sehr schwachen und kleinen Vordergrundstern befindet. Ein markantes Trapezmuster im Osten des Kerns enthält zwei weitere Knoten. Die nordwestliche Ecke des Trapezes wird von H 1216 markiert, die im 14" fast stellar und extrem schwach erscheint. Richtig hell und kaum flächig ist die südöstliche Trapezecke mit NGC 5471, die bei kleiner Vergrößerung wie ein 13m,7-Stern aussieht. Dieses Objekt ist eine sehr kompakte HII-Region, die zu den größten der Galaxie zählt. 

Westlich des beschriebenen Trapezmusters ist der Spiralarm jetzt als schwaches Leuchten wahrzunehmen; einige helle Knoten markieren schön seinen Verlauf. In Richtung zum Kern der Galaxie folgt zunächst NGC 5462, deutlich oval und von der Umgebung abgegrenzt. Durch die Nordost-Südwest-Elongation erscheint der Knoten breit und etwas flockig, er blinkt im 14" mit UHC-Filter. NGC 5462 ist eine der großen hellen "Superassoziationen" in M 101 und enthält gleichzeitig zahlreiche HII-Regionen und Supernovareste [3, 4]; visuell ist es fast 1' lang und 14m,0 hell. Wiederum ein Stück näher zum Kernbereich der Galaxie befindet sich NGC 5461. Auch dieser helle Knoten besteht aus mehreren HII-Regionen, die in einer gemeinsamen, fast 1000 pc großen Superassoziation eingebettet sind [4], der UHC-Filter verrät die [OIII]-Emission im 14" bei 200×.

Der Spiralarm wird nach NGC 5461 deutlich breiter und teilt sich visuell in zwei diffuse Stränge auf. Im südlichen Teil ist im 18" sternartig die HII-Region H 1037 zu sehen. Westlich davon knickt der Spiralarm nach Norden um; der Bogen wird vom hellen diffusen Leuchten von NGC 5458 gebildet, eine Agglomeration aus dutzenden HII-Regionen, die visuell als heller gebogener Fleck erscheinen. Der nördliche Strang des Spiralarms erscheint gemottled; zwei diffuse Knoten bilden die HII-Komplexe H 949/960-1 und H 686/760.

Knapp südwestlich des hellen Galaxienkerns vereinigen sich die beiden Stränge wieder, und der Spiralarm führt kompakt und visuell deutlich westlich am Kern vorbei. Den nördlichen Endpunkt dieses Abschnittes bildet H 336, eine kleine, im 18" stellar erscheinende HII-Region. Der Arm biegt sich nun um den Galaxienkern herum, passiert den hellen Vordergrundstern und verliert sich im diffusen Leuchten des hellen Kernbereichs.

Spiralarm II

Der innere der beiden westlichen Spiralarme ist visuell mit einer halben Umdrehung zu sehen. Er beginnt im südlichen Bereich der Galaxie mit der sehr kompakten, fast stellaren HII-Region NGC 5455, eine der größten der gesamten Galaxie. NGC 5455 ist mit 15m,0 deutlich schwächer als die vergleichbare NGC 5471 und erscheint deutlich neblig. Bei niedrigerer Vergrößerung ist sie vom Leuchten des Spiralarms umgeben. Nach Norden weisend, passiert der relativ helle, aber zergliederte Spiralarm ein Sternchen, eventuell die helle kompakte HII-Region H 327. Weiter nördlich ist ein leicht helleres diffuses Gebiet in das Glimmen des Spiralarms eingebettet: NGC 5453, ein aus zahlreichen HII-Regionen bestehendes Gebiet. Der Spiralarm verläuft weiter nach Norden, zwei schwache Vordergrundsterne markieren den Bogen des Arms, der sich jetzt nach Osten wendet. Im 18" sind getrennt die beiden großen HII-Komplexe H 501-4/516 und H 562/620 sichtbar, im 14" verschwimmen sie zu einem gemeinsamen helleren Gebiet. Der hier gut definierte Spiralarm richtet sich nun nach Süden aus und verliert sich im hellen Zentralgebiet zwischen den anderen beiden Armen.

Spiralarm III

Der äußere westliche Arm ist visuell kaum als ganzes zu betrachten, denn sein Mittelteil erscheint sehr schwach und ohne hellere Knoten; auf tiefen Aufnahmen erkennt man aber die Verbindung der beiden Fragmente. Am visuell sichtbaren Anfang des Spiralarms steht die große helle NGC 5447, die größte der Superassoziationen mit zwei eingebetteten getrennten riesigen HII-Regionen. Visuell sehr interessant ist die unregelmäßige, elongierte und spitz nach Süden weisende Struktur von NGC 5447, an deren Nordkante ein heller Stern sitzt. Der mit UHC-Filter im 14" blinkende Nebel wird von einem schmalen dunklen Streifen durchzogen und ist stark gemottled. Nordwestlich von NGC 5447 steht außerhalb des sichtbaren Spiralarms die HII-Region H 70-1/77, klein und schwach sichtbar. Folgt man dem recht schwachen Spiralarm, so folgt nördlich die aus zwei großen HII-Komplexen bestehende Region NGC 5449. Im 18" können die zwei Knoten deutlich gesehen werden, im 14" zeigt sich ein gemeinsames ovales Gebiet. Zwei schwache, dicht zusammen stehende Nord-Süd elongierte Vordergrundsternchen folgen genau im Norden von NGC 5449. Östlich dieses Paares steht NGC 5451, ein kleines, leicht elongiertes Knötchen, bestehend aus mehreren HII-Regionen. Der Spiralarm ist in seinem folgenden Verlauf im Norden der Galaxie nicht visuell sichtbar. Im 18" kann in einem ansonsten sternleerem Gebiet ganz schwach H 295/302/304 gesehen werden.

Der visuell sichtbare Spiralarm setzt nordöstlich des Kerns mit den hellen HII-Regionen H 875 und H 855/869 wieder ein, die im 18" getrennt beobachtet werden können. Der 14" zeigt an dieser Stelle ein helleres Gebiet, das sich südlich bis zu H 953 erstreckt, die im 18" wieder schwach auszumachen ist. Im weiteren Verlauf nach Süden passiert der Spiralarm einen schwachen Vordergrundstern. Mit 14" Öffnung wird der Arm nun breiter und heller, einzelne Strukturen benötigen 18" Öffnung. H 1040 und H 1013 sind zwei kleine HII-Regionen, die letztere erscheint stellar auch bei höherer Vergrößerung. Kurz bevor sich der Spiralarm im diffusen hellen Gebiet der Kernregion auflöst und visuell mit Spiralarm I verschmilzt, markiert ein heller Nebelfleck seinen südlichen Umkehrpunkt: H 901/921/959. Dieses zusammenhängende diffuse Gebiet ist auch im 14" gut zu sehen.


Umgebung von M 101

Einige kleine aber relativ helle Galaxien liegen nördlich von M 101. Die auffällige spindelförmige Galaxie MCG+9-23-25, die meist auf High-Res-Aufnahmen von M 101 mit abgebildet ist, liegt nur 17' westlich. Sie wird von einem hellen Stern flankiert und erscheint im 18" bei kleiner Vergrößerung diffus, bei hoher Vergrößerung deutlich elongiert mit einem flächigen, nicht stellaren Kern. 

Literatur

[1] de Vaucouleurs, G. in Sandage, A., Sandage, M., Kristian, J.: Galaxies and the Universe Vol IX, Stars and Stellar Systems, 569
[2] Dreyer, J.L.E.: A New General Catalogue, MRAS 49, 151-2 (1888)
[3] Hodge, P. W. et al.: The HII Regions of M 101, I: An Atlas of 1264 Emission Regions, ApJSS 73, 661 (1990)
[4] Melnick, J.: Superassociations on the arms of normal and active galaxies, IAU Symposium 121, 545 (1987)
[5] Scowen et al.: The HII regions of the galaxy M 101, ApJ 104, 92 (1992)
[6] Littrow von, J. J.: Die Wunder des Himmels, 1939
[7] Corder, J.: M 101. The Ursa Major Spiral, S&T 6/1987, 678 

M 101: Zeichnung von Andreas Domenico mit einem 18"-Newton bei 92,5×, 116× und 132×

 

M 101: Zeichnung von Ronald Stoyan mit einem 4",7-Refraktor bei 61×

 

M 101: Zeichnung von Ronald Stoyan mit einem 14"-Newton bei 81× und 200×

 

Ein tiefes Foto von M 101, aufgenommen von Uwe Wohlrab und Marcus Richert mit einem 8"-Newton bei 1800 mm Brennweite mit Komakorrektor; Komposit aus zwei 120 min auf TP2415 hyp. belichteten Einzelaufnahmen; 12fache Nachvergrößerung mit unscharfer Maske. Markiert sind die visuell beobachtbaren Knoten in der Galaxie mit den Bezeichnungen aus dem NGC (5477 etc.) und die Nummern aus [3] (H 1216 etc.)