Maffei 1

Galaxie Maffei 1
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AladinLite
Sternbild	Kassiopeia
Position Äquinoktium: J2000.0, Epoche: J2000.0
Rektaszension	02h 36m 35,4s[1]
Deklination	+59° 39′ 19″[1]
Erscheinungsbild
Morphologischer Typ	S0− pec / E(b)3[1]
Helligkeit (visuell)	(11,14 ± 0,06) mag[2]
Winkel­ausdehnung	3′,36 × 1′,68[1]
Physikalische Daten
Zugehörigkeit	Maffei-Gruppe
Radial­geschwin­digkeit	66,4 ± 5,0 km/s[2]
Entfernung	(9.290.000 ± 1.170.000) (14.300.000 ± 1.900.000) Lj / (2.850.000 ± 360.000) (4.400.000 ± 600.000) pc [3][4]
Absolute Helligkeit	MV=−20,8 mag MH=(−22,43 ± 0,39) mag[3][1]
Geschichte
Entdeckung	Paolo Maffei
Entdeckungsdatum	1967
Katalogbezeichnungen
UGC A 034 • PGC 9892 • 2MASX J02363546+5939165 • Sharpless 191

Maffei 1 ist eine elliptische Riesengalaxie im Sternbild der Kassiopeia. Hielt man sie einst für ein Mitglied der Lokalen Gruppe, ist die Galaxie inzwischen bekannt dafür, ein Teil einer eigenen Galaxiengruppe der Maffei-Gruppe zu sein.

Sie wurde nach dem Astronomen Paolo Maffei benannt, der sie im Jahr 1967 zusammen mit ihrer Nachbargalaxie Maffei 2 mittels ihrer Emission von Infrarotstrahlung entdeckte.

Maffei 1 besitzt einen leicht abgeflachten Nucleus, eine kastenartige Form und besteht hauptsächlich aus alten metallreichen Sternen. Im inneren, kleinen, blauen Kern der Galaxie entstehen jedoch immer noch Sterne. Wie alle elliptischen Galaxien hat auch Maffei 1 eine signifikante Anzahl an Kugelsternhaufen. Sie befindet sich in einer Entfernung von etwa drei bis vier Megaparsec (ca. 9,8 bis 13,1 Millionen Lichtjahre) von unserer Milchstraße. Sie ist damit wahrscheinlich die uns am nächsten gelegene Riesengalaxie.

Maffei 1 liegt in der galaktischen Ebene der Milchstraße in der sogenannten Zone of Avoidance, bekannt dafür, den Hintergrund durch eine hohe Zahl an Sternen und interstellaren Staub zu verdecken. Hätten wir freie Sicht auf Maffei 1, wäre sie wohl die größte, mit etwa dem dreiviertelten Durchmesser des Mondes, die hellste und auch bekannteste Galaxie am Nachthimmel. Im optischen Bereich kann sie bei einem sehr dunklen Himmel mit Teleskopen ab etwa 30 Zentimeter Öffnung beobachtet werden.

Entdeckung

Der italienische Astronom Paolo Maffei war einer der Pioniere der Infrarotastronomie. In den 50er und 60er Jahren des 20. Jahrhunderts benutzte er chemisch hypersensibilisierte Eastman Emulsionen I-N, um hochqualitative Bilder von Himmelsobjekten im nahinfraroten Teil des Spektrums (I-Band 680–880 nm) zu erlangen.^{[Anmerkung 1][5]} Um diese Hypersensibilisierung zu erreichen, tauchte er sie für 3 bis 5 Minuten in eine 5 % Ammoniak-Lösung. Diese Vorgehensweise erhöhte ihre Empfindlichkeit um eine ganze Größenordnung. Zwischen 1957 und 1967 beobachtete Maffei mit dieser Technik viele unterschiedliche Himmelsobjekte, wie z. B. Kugelsternhaufen und Planetarische Nebel. Einige von diesen Objekten waren auf Aufnahmen im blauen Licht (B-Band 250–500 nm) überhaupt nicht sichtbar.^[6]

Die Galaxie Maffei 1 wurde dann auf einer hypersensibilisierten I-N Fotoplatte entdeckt, die am 29. September 1967 mit einem Schmidt-Teleskop am Osservatorio Astrofisico di Asiago aufgenommen wurde. Paolo Maffei fand Maffei 1 zusammen mit ihrer direkten Nachbarspiralgalaxie Maffei 2, während er eigentlich die Aufnahmen nach diffusen Nebeln und T-Tauri-Sternen durchsuchte.^[2] Das Objekt besaß eine scheinbare Größe von 50 Bogensekunden auf der Nahinfrarotaufnahme, war aber auf einer entsprechenden Aufnahme im Blauen überhaupt nicht sichtbar.^[7]

Das Spektrum besaß jedoch weder Emissions- noch Absorptionslinien. Später konnte auch noch gezeigt werden, dass sie auch im Radiobereich nahezu keine Aktivitäten zeigte. Im Jahr 1970 vermutete Hyron Spinrad dann als Erster, dass Maffei 1 eine uns nahegelegene stark abgeschirmte elliptische Riesengalaxie sei.^[8]

Maffei 1 würde unter die 10 hellsten Galaxien am nördlichen Nachthimmel fallen, wenn sie nicht durch unsere Milchstraße bedeckt werden würde.^[6]

Aufgrund ihrer Lichtschwäche in optischen Aufnahmen, benötigt man zur visuellen Beobachtung von Maffei 1 mindestens ein Teleskop von 30 bis 35 Zentimeter Öffnung, hochqualitative, exakte Sternenkarten und einen sehr dunklen Nachthimmel.^[9]

Entfernung

Maffei 1 ist lediglich 0,55° von der galaktischen Ebene entfernt und liegt damit mitten in der sogenannten Zone of Avoidance. Sie unterliegt damit einer Extinktion von 4,7 Magnituden (einem Faktor von etwa 1/70) im Visuellen. Hinzu kommt noch die Störung durch Myriaden von schwachen Vordergrundsternen der Milchstraße, die leicht mit den Sternen von Maffei 1 verwechselt werden können. Dies macht eine genaue Entfernungsbestimmung besonders schwierig.^[2]

1971 schon bald nach ihrer Entdeckung, schätzte Hyron Spinrad die Entfernung zu etwa 1 Mpc ab, was sie innerhalb der Lokalen Gruppe platziert hätte. Im Jahr 1983 musste dieser Schätzwert von Ronald Buta und Marshall McCall bereits auf (2,1 ± ${\displaystyle _{0,8}^{1,3}}$) Mpc korrigiert werden. Sie benutzten hierfür die allgemeine Beziehung von Helligkeit zu Geschwindigkeitsdispersion innerhalb elliptischer Galaxien.^[2] Diese Distanz platzierte Maffei 1 eindeutig außerhalb unserer Lokalen Gruppe, allerdings noch nahe genug, um jene in der Vergangenheit durchaus beeinflusst haben zu können.^[4]

1993 benutzten Gerard Luppino und John Tonry die Fluktuationen der Oberflächenhelligkeit, um neue Schätzwerte von (4,15 ± 0,5) Mpc zu erhalten. Im Jahr 2001 dann konnten Tim Davidge und Sidney van den Bergh mit adaptiver Optik die hellsten Einzelsterne des asymptotischen Riesenasts in Maffei 1 auflösen und somit eine Entfernung von (4,4 ± ${\displaystyle _{0,5}^{0,6}}$) Mpc herleiten.^[4][2] Die aktuelle Bestimmung der Entfernung basiert auf einer rekalibrierten Helligkeits-Geschwindigkeitsdispersions-Beziehung für elliptische Galaxien und aktualisierter Extinktion und kommt auf (2,85 ± 0,36) Mpc. Fasst man alle Messergebnisse zusammen, kommt man im Mittel auf eine Entfernung von (3,32 ± 0,72) Mpc.^[1]

Die größeren Entfernungen größer als 3 Mpc, welche in den letzten 20 Jahren hergeleitet wurden, bedeuten gleichzeitig, dass Maffei 1 nie nahe genug war, um die Dynamik der Lokalen Gruppe signifikant zu beeinflussen.^[3]

Maffei 1 entfernt sich von unserem Sonnensystem mit einer Geschwindigkeit von etwa 66 km/s.^[2] Die Fluchtgeschwindigkeit in Bezug zum Schwerpunkt der Lokalen Gruppe beläuft sich auf 297 km/s, einer Geschwindigkeit entsprechend dem entfernungsabhängigen Wert der Expansion des Universums dieser Galaxie.^[10]

Eigenschaften

Größe und Form

Maffei 1 ist eine elliptische Riesengalaxie, klassifiziert als Typ E3 in der Hubble-Sequenz.^[11] Das bedeutet die Galaxie ist leicht abgeflacht, die kleine Halbachse hat 70 % der Länge der großen Halbachse. Maffei 1 besitzt auch leichte Kastenform (Typ E(b)3), während die Zentralregion (Radius von etwa 34 pc) in Bezug zum r^1/4 Gesetz etwas lichtschwächer erscheint,^{[Anmerkung 2][11]} was Maffei 1 zu einer elliptischen Kerntypgalaxie macht. Beides, sowohl die Kastenförigkeit wie auch der unterleuchtkräftige Kern der Galaxie, sind typisch für mittlere bis große Ellipsengalaxien.^[12]

Die scheinbare Ausdehnung von Maffei 1 hängt, bedingt durch die starke Extinktion durch die Milchstraße, stark von der Wellenlänge des Lichts ab. Im blauen Licht besitzt sie lediglich einen scheinbaren Durchmesser von ein bis zwei Bogenminuten, während im Nahinfraroten die große Achse immerhin 23 Bogenminuten erreicht, was in etwa dem dreiviertelten Durchmesser des Mondes entspricht. Bei einer Entfernung von 3 Mpc entspricht dies einem absoluten Wert von näherungsweise 23 kpc.^[11] Die absolute visuelle Leuchtkraft von M_V=−20,8^m entspricht in etwa derjenigen der Milchstraße.^[3]

Kern

Maffei 1 besitzt einen kleinen, blauen, inneren Nucleus mit einem Durchmesser von etwa 1,2 pc. Dieser enthält ungefähr 29 M_☉ ionisierten Wasserstoffgases.^[12] Dies impliziert eine erst kürzlich stattgefundene Sternentstehungsphase. Allerdings existieren keine Anzeichen eines aktiven galaktischen Kerns im Zentrum von Maffei 1. Die Röntgenstrahlung des Kerns ist ausgedehnt und rührt wahrscheinlich von mehreren stellaren Quellen her.^[13]

Sterne und Sternhaufen

Maffei 1 besteht hauptsächlich aus alten metallreichen Sternen mit einem Alter von mehr als 10 Milliarden Jahren.^[13] Als große elliptische Galaxie besitzt Maffei 1 höchstwahrscheinlich eine große Menge an Kugelsternhaufen (geschätzt etwa 1100), durch die starke Extinktion konnten bisher jedoch kein einziger mit erdgebundenen Teleskopen nachgewiesen werden.^[13]

Mit dem Hubble Space Telescope konnten im Jahr 2000 immerhin 20 Kandidaten für Kugelsternhaufen um die Zentralregion herum ausgemacht werden.^[12] Spätere Infrarot-Beobachtungen von bodengebundenen Teleskopen fanden ebenso eine Population von hellen Kugelsternhaufenkandidaten.^[14]

Gruppenzugehörigkeit

Maffei 1 ist eines der dominierenden Mitglieder einer uns nahen Galaxiengruppe. Die anderen bestimmenden Gruppenmitglieder sind große Spiralgalaxien wie IC 342 und Maffei 2. Maffei 1 selbst besitzt auch noch etliche Satellitengalaxien wie die kleinere Spiralgalaxie Dwingeloo 1 sowie eine größere Anzahl an anderen Zwerggalaxien wie MB 1. Die Maffei-Gruppe ist eine der unserer Milchstraße am nächsten gelegenen Galaxiengruppen.^[10] Maffei 1 bildet dabei mit seinen Satelliten eine Untergruppe zur Maffei-Gruppe, die Maffei-1-Untergruppe.

Galerie

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  Die Herz- und Seelennebel. Darunter die hier kleine blaue Ellipse unter dem Herznebel am Rand des Bildes ist Maffei 1.

• 

  Das Gesamtbild mit Maffei 1 und Maffei 2.

Literatur

• König, Michael & Binnewies, Stefan (2019): Bildatlas der Galaxien: Die Astrophysik hinter den Astrofotografien, Stuttgart: Kosmos, S. 355

Weblinks

• Maffei 1
• Galaxies Beyond the Heart: Maffei 1 and 2—Astronomy Picture of the Day 2010 March 9
• SEDS: Maffei 1
• Sky-Map.org

Anmerkungen

1. ↑ "Eastman Emulsionen I-N" bezieht sich auf einen Typ von Fotoplatten hergestellt im 20. Jahrhundert durch die Firma Eastman Kodak. Sie waren empfindlich im sehr nahen Teil des Infraroten Spektrums und zu dieser Zeit weit verbreitet für astronomische Beobachtung. Trotzdem waren lange Belichtungszeiten notwendig und wurden deswegen oft hypersensibilisiert.
2. ↑ Das r^1/4 Gesetz bezieht sich auf eine empirische Beobachtung, welche die Oberflächenhelligkeit in Beziehung zum Radius, dem Abstand zum Mittelpunkt von elliptischen Galaxien setzt. Es zeigt sich dabei folgendes:
   ${\displaystyle \mu =A+Br^{1/4}}$
   mit r Radius
   μ Oberflächenhelligkeit (in mag/arsec²)
   während A und B empirische Konstanten darstellen.

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b c d e} NASA/IPAC Extragalactic Database. In: Results for Maffei 1. Abgerufen am 24. Oktober 2011. Vorlage:Cite web/temporär
2. ↑ ^{a b c d e f g} Fingerhut, R. L., McCall, M. L.; De Robertis, M.; Kingsburgh, R. L.; Komljenovic, M.; Lee, H.; Buta, R. J.: "The Extinction and Distance of Maffei 1". In: The Astrophysical Journal. 587 (2). Jahrgang, 2003, S. 672., doi:10.1086/368339. 
3. ↑ ^{a b c d} Fingerhut, R. L., Lee, H.; McCall, M. L.; Richer, M. G.: "The Extinction and Distance of Maffei 2 and a New View of the IC 342/Maffei Group". In: The Astrophysical Journal. 655 (2). Jahrgang, 2007, S. 814, doi:10.1086/509862. 
4. ↑ ^{a b c} Davidge, T. J., Van Den Bergh, S.: "The Detection of Bright Asymptotic Giant Branch Stars in the Nearby Elliptical Galaxy Maffei 1". In: The Astrophysical Journal. 553 (2). Jahrgang, 2001, S. L133, doi:10.1086/320692. 
5. ↑ N. Sanduleak: Hypersentivisation Gains in the Near Infrared. In: The Astronomical Journal. 66. Jahrgang, 1961, S. 526–8, doi:10.1086/108456, bibcode:1961AJ.....66..526S. 
6. ↑ ^{a b} Paolo Maffei: My researches at the infrared doors. In: Memorie della Società Astronomica Italiana. 74. Jahrgang, 2003, S. 19–28, bibcode:2003MmSAI..74...19M. 
7. ↑ Maffei, P.: "Infrared Object in the Region of IC 1895". In: Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 80. Jahrgang, 1968, S. 618, doi:10.1086/128698, bibcode:1968PASP...80..618M. 
8. ↑ Bell, M. B., Seaquist, E. R.; Braun, L. D.: "Nonthermal Radio Emission from an Infrared Object in the Region of IC 1805". In: The Astrophysical Journal. 161. Jahrgang, 1970, S. L13, doi:10.1086/180561. 
9. ↑ Trusock, Tom: Small Wonders: Cassiopeia. In: Cloudy Nights Telescope Reviews. cloudynights.com, 6. November 2005 (cloudynights.com [PDF]). 
10. ↑ ^{a b} Karachentsev, I. D., Sharina, M. E.; Dolphin, A. E.; Grebel, E. K.: "Distances to nearby galaxies around IC 342". In: Astronomy and Astrophysics. 408. Jahrgang, 2003, S. 111, doi:10.1051/0004-6361:20030912, bibcode:2003A&A...408..111K. 
11. ↑ ^{a b c d} Buta, R. J., McCall, M. L.: "The IC 342/Maffei Group Revealed". In: The Astrophysical Journal Supplement Series. 124. Jahrgang, 1999, S. 33, doi:10.1086/313255. 
12. ↑ ^{a b c} Buta, R., McCall, M. L.: "Maffei 1 with the Hubble Space Telescope". In: The Astronomical Journal. 125 (3). Jahrgang, 2003, S. 1150, doi:10.1086/367789. 
13. ↑ ^{a b c} Davidge, T. J.: "The Upper Asymptotic Giant Branch of the Elliptical Galaxy Maffei 1 and Comparisons with M32 and NGC 5128". In: The Astronomical Journal. 124 (4). Jahrgang, 2002, S. 2012, doi:10.1086/342535. 
14. ↑ Davidge, T. J., Van Den Bergh, S.: "The Globular Cluster Content of Maffei 1". In: Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 117 (832). Jahrgang, 2005, S. 589, doi:10.1086/430367, arxiv:astro-ph/0504335, bibcode:2005PASP..117..589D.