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GESCHICHTE/080: Die Geschichte des New General Catalogue (Sterne und Weltraum)


Sterne und Weltraum 2/11 - Februar 2011
Zeitschrift für Astronomie

NGC - Nebel und Sternhaufen
Die Geschichte des New General Catalogue

Von Wolfgang Steinicke


Die visuelle Beobachtung von Nebeln und Sternhaufen im 19. Jahrhundert und die Erstellung des New General Catalogue (NGC) besitzt eine umfangreiche und faszinierende Geschichte. Es geht um Entdecker, Teleskope, Beobachtungsmethoden und eine große Zahl von Deep-Sky-Objekten. Der NGC dem Jahr 1888 ist vermutlich der meistverwendete Katalog der beobachtenden Astronomie.


In Kürze
Als Direktor des Armagh Observatory konzentrierte sich John Dreyer ab 1882 auf die Katalogisierung nichtstellarer Objekte.
Seine zweite Ergänzung zum damals gebräuchlichen »General Catalogue« überreichte Dreyer im Jahr 1886 der Royal Astronomical Society - die sie völlig überraschend ablehnte. Stattdessen favorisierte man ein komplett neues Werk. Dreyer erschuf es innerhalb von nur zwei Jahren: den »New General Catalogue«, NGC.
Dreyer veröffentlichte den NGC mit 7840 Einträgen im Jahr 1888. Dieser letzte visuell zusammengetragene Katalog umfasst 7586 unabhängige Objekte.

Fragt man Amateur- oder Fachastronomen nach dem »NGC«, so wissen wohl die allermeisten was gemeint ist: ein Katalog mit vielen Nebeln und vielen Sternhaufen. Geht es aber um einzelne Objekte, dann wird die Sache schon schwieriger. Zu den populären Objekten ohne Messier-Nummer gehören zum Beispiel die Sculptor-Galaxie NGC, die von der Kante gesehene (englisch: edge-on) Galaxie NGC im Sternbild Andromeda und der Nordamerikanebel NGC 7000 im Schwan. Den zugehörigen Katalog erstellte John Louis Emil Dreyer (1852-1926, siehe Bild rechts). Er ist heute eine feste Größe, und die NGC-Nummer geriet zur primären Bezeichnung für helle Galaxien, Nebel und Sternhaufen. Der NGC der letzte visuell erstellte Katalog nichtstellarer Objekte des gesamten Himmels. Mit 7840 Einträgen ist ihre Anzahl zwar groß, aber trotzdem noch überschaubar. Heutige Spezialkataloge weisen bis zu 100 Millionen Einträge auf.

Nur die wenigsten unter den Lesern werden schon einmal einen Blick in das Original haben werfen können. Dies kann auch leicht befremden, versprüht das Werk doch den spröden Charme eines Telefonbuchs (siehe Bild ganz rechts). Wer es dennoch ergründen will, muss sich mit den zunächst kryptisch erscheinenden Daten auseinandersetzen. Was steckt beispielsweise hinter den Kürzeln der beiden Katalognachbarn von NGC 7000, dem Nordamerikanebel? Die Zahlen in den Spalten Right Ascension (Rektaszension) und North Pole Distance (Poldistanz) für 1860 und die das Objekt beschreibenden Abkürzungen unter Summary Description erscheinen zunächst wenig hilfreich (siehe den unteren Teil im Bild rechts). Die Auflösung lautet: Bei NGC 6999 und NGC 7001 handelt es sich um Galaxien 13. Größe im Sternbild Mikroskop beziehungsweise Wassermann.

Dreyers Katalog birgt einige Probleme. Durch ungenaue Beobachtungen oder mangelhafte Dokumentation enthält er Schreibfehler, gleiche Identitäten und fehlende Objekte. Das gilt auch für die beiden Ergänzungen des NGC, die Index-Kataloge (IC), mit denen Dreyer seinen NGC um weitere insgesamt 5386 Einträge ergänzte (siehe Grafik oben). Durch unkritisches Umgehen mit den Originalen pflanzten sich viele Fehler fort und stifteten Verwirrung - insbesondere in modernen »Revisionen«. Mit dem von mir erstellten »Revised NGC/IC« ist nun eine verlässliche Datenbasis verfügbar. Darin habe ich alle bekannten Fehler korrigiert, die meisten Problemfälle geklärt und Queridentifizierungen mit Spezialkatalogen angegeben. Was noch fehlte, war eine historische Aufarbeitung des NGC und seiner Quellen. Wegen der großen Zahl von Objekten, beteiligten Personen, Sternwarten und Instrumenten ist dies eine gewaltige Aufgabe, insbesondere im Vergleich zum Messier-Katalog mit seinen nur 110 Einträgen. Das Ergebnis liegt seit dem Jahr 2009 vor. Hierfür analysierte ich mehr als 1600 Publikationen; hinzu kamen biografische Informationen und Archivmaterial. John Dreyer selbst machte leider nur spärliche Angaben, und überdies fand sich von ihm kein Nachlass.


Die Herschel-Kataloge, Lord Rosse und d'Arrest

Die ersten Spalten des NGC verweisen auf Meilensteine der visuellen Deep-Sky-Beobachtung: die Kataloge von William Herschel (W.H., 1738-1822) und seinem Sohn John (G.C., J.H., 1792-1871) - siehe Tabelle unten. Ersterer begann Ende Oktober 1783, mit einem selbstgebauten 18,7-Zoll-Reflektor systematisch nach nichtstellaren Objekten zu suchen (siehe Bild). Bis zum Jahr 1802 verzeichnete er in drei Katalogen insgesamt 2500 Objekte, darunter 2437 Neuentdeckungen. Zehn davon gehen auf das Konto seiner Schwester Karoline (1750-1848). Im Jahr 1823 trat John Herschel in die Fußstapfen seines Vaters und versuchte dessen Objekte mit einem 18¼-Zöller zu vermessen (siehe Bild unten). Zwar konnte er nicht alle identifizieren, dafür gelangen ihm 437 Neuentdeckungen. Dann zog es John Herschel nach Südafrika. In Feldhausen am Kap der Guten Hoffnung beobachtete er in den Jahren 1834 bis 1838 insgesamt 1714 Objekte; 1421 davon waren neu. Im australischen Paramatta war ihm allerdings James Dunlop (1793-1848) im Jahr 1826 mit 225 Entdeckungen zuvorgekommen, darunter befindet sich die Galaxie NGC 5128, heute auch bekannt unter ihrem aus der Radioastronomie stammenden Namen Centaurus A.


Meilensteine der Katalogisierung nichtstellarer Objekte
Autor

Katalog (Abkürzung)

Publikation

Einträge

Nachträge
Anzahl/Jahr
Messier
W. Herschel
J. Herschel
J. Herschel
W. Parsons

Auwers

J. Herschel
d'Arrest
Dreyer
Dreyer

Dreyer
Messier-Katalog (M)
drei Kataloge (H)
Slough-Katalog (h)
Cape-Katalog (h)
Birr Castle Beobachtungen
­1848-58
Verzeichnis neuer
Nebelflecke (Au)
General Catalogue (GC)
Siderum Nebulosorum
GC-Supplement (GCS)
Birr Castle Beobachtungen
­1848-78
New General Catalogue (NGC)
1781
1786,1789,1802
1833
1847
1861
1862
1864
1867
1878
1880
1888
103
2500
2307
1714
989
50
5057
1942
1166
1840
7840
7 / 1921-66
8 / 1847
6 / 1847




22 / 1864
6 / 1878

49 / 1888

Die Arbeiten der beiden Herschels haben das 19. Jahrhundert stark beeinflusst. Interessanterweise blieb der erwartete Impuls für weitere Beobachtungen zunächst aus: Man war einhellig der Meinung, dass es am Himmel nichts mehr zu entdecken gab! Dies war (wie auch rund hundert Jahre später beim Münchner Physiker Philipp von Jolly, der gegenüber dem nach einem Studienfach suchenden Max Planck im Jahr 1874 behauptete, in der Physik sei im Wesentlichen bereits alles erforscht) ein Trugschluss, denn die Kampagnen waren keine Durchmusterungen, und sie ließen viele Lücken, deren nachträgliche Schließung 3491 neue Objekte erbrachte. Die Forscher konzentrierten sich fortan deshalb zunächst auf die Positionsmessung von Nebeln. Ihr Ziel war der Nachweis von Eigenbewegungen, um Aussagen über deren räumliche Stellung machen zu können - eine vergebliche Mühe, wie sich herausstellte.

Einer der wenigen, den zu jener Zeit die Astrophysik der Nebel mehr interessierte als die Astrometrie, war Lord Rosse (1800-1867) im irischen Birr Castle (siehe Bild). Wissenschaftlich und finanziell unabhängig, konstruierte er große Teleskope mit Metallspiegeln aus Kupfer und Zinn. Zu seinem 36-Zöller aus dem Jahr 1838 gesellte sich sieben Jahre später der berühmte 72-Zöller »Leviathan« (siehe Bild). Zusammen mit seinen Assistenten studierte er ausgewählte Herschel-Objekte, wobei sie auf 265 neue Nebel stießen. Im April 1845 entdeckte Lord Rosse die Spiralstruktur von Messier 51 (siehe Bild).

Kaum Beachtung fanden in jener Zeit Berichte über gelegentliche Entdeckungen, wie etwa der Helixnebel NGC 7293 im Wassermann durch Karl Ludwig Harding (1765-1834) im Jahr 1823 oder der Merope-Nebel NGC 1435 in den Plejaden durch Wilhelm Tempel (1821-1889) im Jahr 1859. Dies änderte sich erst, als Arthur Auwers (1838-1915) im Jahr 1862 im Anhang seiner bedeutenden Revision der Kataloge William Herschels ein »Verzeichnis neuer Nebel« publizierte. An der neuen Sternwarte Kopenhagen begann zu dieser Zeit Heinrich Ludwig d'Arrest (1822-1875, siehe Bild) die Positionsbestimmung aller Herschel-Nebel mit dem Elf-Zoll-Merz-Refraktor. Im Mai 1863 schickte er John Herschel eine Liste mit 125 neuen Nebeln (darunter NGC 1 im Pegasus). Dieser hatte, mittlerweile über 70, noch ein ehrgeiziges Ziel: die Erstellung eines Gesamtkatalogs nichtstellarer Objekte. Der General Catalogue (GC) mit 5079 Einträgen, darunter 419 Neuentdeckungen, wurde 1864 publiziert. Beiträge leisteten unter anderem Lord Rosse, d'Arrest und George Bond (1825-1865) vom Observatorium des Harvard College. 1867 krönte d'Arrest seine Arbeit mit dem Siderum Nebulosorum. Das Werk wurde von vielen bewundert - allen voran von John Dreyer. Leider kamen die Ergebnisse, darunter 232 neue Nebel, für den GC zu spät. Auch konnte das ehrgeizige Beobachtungsprojekt nicht abgeschlossen werden; letztlich fehlte Heinrich d'Arrest die Zeit, und seine Kräfte ließen nach. Er starb 1875 im Alter von nur 53 Jahren.

Ein wichtiger Beitrag kam von Albert Marth (1828-1897). Der Deutsche war zeitlebens ein astronomischer Gastarbeiter in britischen Diensten. In den Jahren von 1863 bis 1865 assistierte er William Lassell (1799-1880) auf Malta. Dieser war, wie William Herschel und Lord Rosse, ein »Grand Amateur« mit großen wissenschaftlich-technischen Fähigkeiten. Marths Aufgabe war die Nebelsuche mit dem von Lassell gebauten 48-Zöller (siehe Bild). Er entdeckte weitere 582 Objekte; darunter ist der letzte NGC-Eintrag, die Galaxie NGC 7840 im Pegasus. Die Ergebnisse wurden im Jahr 1867 publiziert. 1870 begann Édouard Stephan (1837-1923) in Marseille mit seinen Beobachtungen. Bis 1878 fand er mit dem 80-Zentimeter-Foucault-Reflektor des Observatoriums von Marseille 139 neue Nebel. Das innovative Teleskop verfügte zwar über einen versilberten Glasspiegel, hatte aber mit dem schon damals hellen Nachthimmel zu kämpfen.

Derweil waren die Astronomen in Birr Castle nicht untätig. Nach Lord Rosses Tod (1867) führte sein ältester Sohn Lawrence Parsons die Beobachtungen am 72-Zöller fort. Erster Assistent war Robert Ball; ihm folgten Edward Burton, Ralph Copeland und 1874 schließlich John Dreyer.


Dreyers GC-Supplement

John Dreyer wurde am 13. Februar 1852 in Kopenhagen geboren und stammte aus einer traditionsreichen Familie mit engen Beziehungen zum Militär. Er schlug deutlich aus der Reihe und interessierte sich früh für Sprachen, Geschichte und Naturwissenschaft. Im Alter von 17 Jahren begann er 1869 in Kopenhagen Mathematik und Astronomie zu studieren und war besonders von d'Arrests Vorlesungen fasziniert. Dieser blieb zeitlebens sein großes Vorbild. Nach dem Abschluss des Studiums zog Dreyer im August 1874 ins irische Parsonstown (heute Birr). Mit 22 Jahren wurde er Assistent von Lawrence Parsons und hatte nun Zugang zum weltgrößten Teleskop, dem Leviathan. Die Beobachtung und Katalogisierung von Nebeln sollte sein weiteres Leben bestimmen. 1876 heiratete er Katherine Tuthill; aus der Ehe gingen drei Söhne und eine Tochter hervor.

Dreyer merkte bald, dass viele Daten im GC revidiert und ergänzt werden mussten. Auch hatte sich mittlerweile eine große Zahl neuer Nebel angesammelt: Zu etwa 60 in Birr Castle entdeckten Objekten kamen weitere von d'Arrest, Marth, Stephan und Tempel (nun an der Sternwarte Arcetri, Florenz). Die Zeit war reif für ein »Supplement«, eine Ergänzung. Der Katalog (GCS) erschien im Jahr 1878 und enthält 1172 Einträge; 1149 waren neu. Dreyer war die treibende Kraft in Birr Castle. Sein Weggang im August 1878, um Robert Ball am Dunsink Observatory bei Dublin in Irland zu assistieren, läutete den endgültigen Niedergang ein. Der 72-Zöller verfiel und wurde erst im Jahr 1995 restauriert. Im Auftrag von Parsons stellte Dreyer in Dunsink sämtliche Birr-Castle-Beobachtungen zusammen; das Ergebnis erschien 1880.


Der kurze Weg zum New General Catalogue

1882 wurde Dreyer Direktor des traditionsreichen Armagh Observatory in Nordirland. Dort konzentrierte er sich voll auf sein Lieblingsthema: die Katalogisierung nichtstellarer Objekte. Um der Flut neuer Entdeckungen, die ihm andere Beobachter teilweise per Brief mitteilten, Herr zu werden, entstand eine zweite Ergänzung das Second Supplement. 1886 überreichte er sie der Royal Astronomical Society in London, die völlig überraschend die Publikation ablehnte. Stattdessen favorisierte man (zum Glück!) ein komplett neues Werk - den New General Catalogue. Für Dreyer war das kein ernsthaftes Problem; der neue Katalog entstand innerhalb von nur zwei Jahren!

Unter den vielen Entdeckern neuer Nebel ragen einige heraus. Ernst Wilhelm Leberecht Tempel fand 123 Objekte mit dem Elf-Zoll-Refraktor in Arcetri, Édouard Stephan kam sogar auf 297 Objekte und Guillaume Bigourdan (1851-1932) an der Sternwarte Paris meldete 71. Dessen ehrgeiziges Ziel war die Positionsmessung aller Nebel, die im dortigen 12,4-Zoll-Refraktor sichtbar waren. Von 1884 bis 1911 beobachtete er 6380 NGC/IC-Objekte - eine unübertroffene Leistung! In den USA waren das Leander McCormick Observatory in Charlottesville im Bundesstaat Virginia und das Warner Observatory in Rochester im Bundesstaat New York besonders aktiv. In Charlottesville fanden Ormond Stone, Francis Leavenworth und Frank Muller mit dem 26-Zoll-Refraktor 422 Nebel. Ähnlich erfolgreich war der Kometenentdecker Lewis Swift in Rochester, unterstützt von seinem Sohn Edward. Mit dem 16-Zoll-Refraktor (siehe Bild) entdeckten sie 421 Objekte, 25 davon von Edward Swift. Aufgrund der zunehmenden Lichtverschmutzung zog Swift im Jahr 1894 mit dem 16-Zöller auf den Echo Mountain bei Pasadena und fand dort weitere Nebel, die im IC katalogisiert sind.

Mit dem NGC war der Höhepunkt einer Entwicklung erreicht, die mit William Herschel begonnen hatte. John Dreyer publizierte sein Werk im Jahr 1888; die Index-Kataloge eins und zwei (IC I, IC II) folgten in den Jahren 1895 und 1908. 1912 gab Dreyer die »Scientific Papers of Sir William Herschel« heraus. Enthalten ist auch eine Revision der drei Nebelkataloge mit NGC-Identifikationen. Nach 34 Jahren Amtszeit zog Dreyer 1916 schließlich nach Oxford, wo er am 14. September 1926 im Alter von 74 Jahren starb.


NGC-Statistik: Objekte, Entdecker, Teleskope und Standorte

Katalogeinträge: Die Zahl 7840 sagt zunächst nichts über die wahre Anzahl der Objekte aus. Wie der Vergleich mit modernen Daten zeigt, bestehen zahlreiche Identitäten; man spricht daher besser nicht von Objekten, sondern von Einträgen. Es gibt 238 Fälle mit doppelter NGC-Nummer und 16-mal ist ein Objekt sogar dreimal vertreten; das ergibt 7586 unabhängige Einträge. Dreyer war dies entgangen; einige Fehler korrigierte er erst in den IC-Notizen beziehungsweise in den »Scientific Papers«. Rekordhalter ist die Galaxie NGC 3497 im Sternbild Becher (W. Herschel), auch vertreten als NGC 3528 (J. Herschel) und NGC 3525 (O. Stone). Lewis Swift fand sie später erneut: IC 2624. Auch entdeckte er eine Galaxie im Sternbild Drache gleich dreimal (NGC 6667, NGC 6668, NGC 6678)!

Welche Typen sind nun bei den 7586 unabhängigen Objekten vertreten? Mit 79,5 Prozent dominieren Galaxien den Katalog. Es folgen offene Sternhaufen mit 9 Prozent, Emissions- und Reflexionsnebel mit 2 Prozent, Kugelsternhaufen mit 1,5 Prozent und Planetarische Nebel mit 1,2 Prozent. Dies sind die eigentlichen nichtstellaren Objekte (7064). 0,4 Prozent entfallen auf Galaxienteile; meist HII-Regionen, wie zum Beispiel NGC 604 in M 33 oder Sternwolken, zum Beispiel NGC 206 in M 31 dem Andromedanebel. 5,2 Prozent sind Einzelsterne oder Sternpaare/-gruppen. Extreme Beispiele: NGC 771 = 50 Cas (4,0 mag) und NGC 4530 = β CVn (4,3 mag). John Herschel glaubte hier eine »nebulöse Atmosphäre« zu sehen. Die restlichen 1,2 Prozent sind verschollen. Als Ursachen hierfür kommen in Betracht eine fehlerhafte Position (das Objekt könnte an einem anderen Ort existieren) oder die schlichte Nichtexistenz, was eine optische Täuschung nahelegt. Beispiele sind Baxendells Unphotographable Nebula NGC 7088 im Wassermann und Struves Lost Nebula NGC 1554 im Stier. Wieder aufgetaucht ist dagegen der Reflexionsnebel NGC 2163 im Orion.

Für jeden NGC-Eintrag habe ich nach dem Entdecker, den Beobachtungen und den Quellen gefahndet. Dies beinhaltete die Untersuchung der Meilensteine in der Tabelle (unten) inklusive der Queridentifikationen, wobei sich auch Fehler in den Herschel-Katalogen zeigten. Dreyers Ergebnisse, insbesondere die Spalte Other Observers (siehe Bild auf S. 41), in der neue Entdecker genannt sind, habe ich kritisch analysiert. Ohne die jeweiligen Himmelsareale überblicken zu können, formte er aus einer Unzahl von Beobachtungen dennoch einen erstaunlich homogenen Katalog. Seine mühselige und fehleranfällige Schreibtischarbeit verdient größten Respekt. Selbst heute - mit Computer und digitalen Himmelskarten - ist der Aufwand immer noch gewaltig. Das Ergebnis der modernen Analyse habe ich erstmals 2006 publiziert (Historic NGC). Im Jahr 2008 folgte die entsprechende Datei für den IC. Leider sind Dreyers Quellenangaben nicht immer vollständig beziehungsweise korrekt. Bis auf 34 Fälle ließen sich aber alle anderen klären.

Maßgebend für die Priorität der Entdeckung ist das Datum. Es gibt Objekte, wie etwa die Galaxien NGC 5171 und NGC 5179 in der Jungfrau, bei denen die Beobachtungen nur um wenige Tage differieren. George Hough (1836-1909) und Sherbourne W. Burnham (1838-1921) entdeckten sie am Dearborn Observatory, Chicago, am 5. Mai 1883; am 11. Mai folgte Tempel (Arcetri) und schließlich fand sie Ernst Hartwig (1851-1923) in Straßburg erneut am 25. Mai - eigentlich waren alle auf der Suche nach dem Kometen d'Arrest.

W. Herschel (98%): 2416
J. Herschel (93%): 1691
A. Marth (97%): 582
L. Swift (95%): 466
E. Stephan (98%): 420
H. d'Arrest (88%): 320
F. Leavenworth (98%): 251
J. Dunlop (99%): 225
W. Tempel (74%): 148
andere Beobachter: 1067

Die meisten Entdeckungen im New General Catalogue gelangen Vater und Sohn Herschel. In Klammern ist die Entdeckungsquote nichtstellarer Objekte unter Berücksichtigung von Mehrfacheinträgen notiert.


Entdecker: Exakt 100 Entdecker trugen zum NGC bei, 26 davon entfallen auf die Zeit vor Herschel (1783); 60 Prozent waren Amateurastronomen. In der Nationenwertung liegt Deutschland mit 19 Personen auf Platz 2 hinter den USA mit 23 Personen. Die erfolgreichsten Entdecker, gemessen an der Zahl unabhängiger Objekte, waren natürlich William und John Herschel (siehe die Tebelle oben). Mit 97 Prozent und 93 Prozent ist auch ihre Erfolgsquote beim Anteil nichtstellarer Objekte sehr hoch. Auf den weiteren Plätzen finden wir Marth, Swift und Stephan. Die Quoten von d'Arrest und Tempel sind niedriger. Tempel fand nämlich viele Sterne. Die traurigsten Werte weisen Gerhard Lohse (1851-1941) vom Wigglesworth Observatory und Sidney Coolidge (1830-1863) vom Harvard College Observatory auf. Von den 15 Lohse-Objekten entpuppten sich 11 als Sterne und zwei sind verschollen - bleiben nur die Galaxien NGC 2518 im Sternbild Luchs und NGC 2565 im Krebs. Bei Coolidge sind sogar alle neun Objekte verschollen. Was ist mit Dreyer? Er fand in Birr Castle 13 Galaxien und drei Sterne. Sechs der Galaxien gehören zur NGC 4005-Gruppe im Haar der Berenike.

Teleskope und Standorte: An den Entdeckungen waren 71 Teleskope beteiligt; 60 davon sind Refraktoren mit Öffnungen zwischen drei Zoll in Bonn und 27 Zoll in Wien. Den kleinsten Reflektor nutzte Karoline Herschel: 4,2 Zoll, gebaut von ihrem Bruder. Die größten Geräte waren Reflektoren: Lassells 48-Zoll-Spiegel, das Great Melbourne Telescope mit 48 Zoll und Lord Rosses Leviathan mit 72 Zoll.

Es gab 62 Standorte, und bis auf einen lagen sie alle in der Ebene, viele davon stadtnah. Die Ausnahme ist das Hochland von Peru; Copeland entdeckte dort im Jahr 1883 die Planetarischen Nebel NGC 5315, NGC 5873 und NGC 6153. Extreme Breitengrade bevölkern Uppsala und Pulkovo mit +60 Grad, Melbourne mit -38 Grad sowie Paramatta in Australien und Feldhausen in Südafrika mit jeweils -34 Grad. Mit je 13 Standorten führen Deutschland und Großbritannien; die USA kommen auf 12.

Die meisten Entdeckungen, nämlich 7814, erfolgten visuell. 22 Objekte fanden sich mittels visueller Spektroskopie. Das erste von ihnen war im Jahr 1877 Copelands Nebel NGC 7114 um die Nova Cygni 1876; die übrigen sind sternartige Planetarische Nebel. Das einzige fotografische Objekt ist der Maja-Nebel NGC 1432 in den Plejaden, den die Brüder Henry in Paris im Jahr 1885 aufnahmen.


Visuelle Helligkeit, spezielle Objekte und Ausblick auf den IC

Die Verteilung der visuellen Helligkeiten der nichtstellaren Objekte zeigt eine Balkengrafik (siehe Bild). Der Mittelwert aller Helligkeitswerte beträgt 12,6 mag, das Minimum mit 16,4 mag ist gegeben durch die Galaxie NGC 4042 im Haar der Berenike. Dank der Astrofotografie erreicht der jüngere Index-Katalog Werte darunter: Der IC I erreicht 14,0 mag beziehungsweise 17,0 mag; der IC II sogar 14,2 mag beziehungsweise 17,9 mag.

Interessant ist die Analyse der Helligkeitsangaben im New General Catalogue. Die qualitative Skala mit den Hauptstufen B (bright = hell) und F (faint = schwach), geht auf William Herschel zurück und war im 19. Jahrhundert Standard. Unterstufen sind durch Vorsätze bezeichnet: e = excessively (überaus), v = very (sehr), c = certainly (sicherlich), p = pretty (ziemlich). ee markiert Extremwerte, zum Beispiel steht eeF für »außerordentlich schwach«.

Den Angaben ist nur bedingt zu trauen, und entsprechend problematisch ist der Vergleich zwischen verschiedenen Beob achtern. So wurde das schwächste NGC-Objekt von seinem Entdecker Marth nur als vF beschrieben (statt eeF). Die Folge ist eine mäßige Korrelation zwischen historischen und modernen Helligkeitsangaben (siehe Grafik). Die Standardabweichungen sind beträchtlich, was zu starken Überschneidungen zwischen den Stufen führt.

Neben der Frage nach dem schwächsten NGC-Objekt sind noch weitere Fragen interessant: Was ist etwa das hellste, nördlichste, südlichste oder zuletzt entdeckte Objekt? Die Tabelle auf S. 49 gibt hierzu einen Überblick. Eine »erste Entdeckung« lässt sich natürlich nicht angeben. Ohne Zweifel wurden etwa die Praesepe (NGC 2362) oder das hellste NGC-Objekt, die Kleine Magellansche Wolke (KMW, NGC 292), bereits von frühen Kulturen gesehen, aber nicht dokumentiert. Das erste teleskopisch gefundene Objekt ist der Andromedanebel; dem Entdecker Simon Marius (1573-1624) waren As-Sufis (903-986) Beobachtungen aus dem 10. Jahrhundert nicht bekannt. Die »letzte Entdeckung«, die Galaxie NGC 6916 im Schwan, verdanken wir Lewis Swift. Das nördlichste und südlichste Objekt fand John Herschel; die von ihm »Polarissima Borealis« und »Polarissima Australis« getauften Galaxien liegen bei +89 und -89 Grad Deklination.


Spezielle Objekte im NGC-Katalog
Objekt

NGC

Entdecker

Instrument

Datum

Typ

Helligkeit
in mag
Sternbild

Name

hellstes
schwächstes

nördlichstes

südlichstes

erstes teleskopisches
erstes mit Reflektor
erstes spektroskopisches
erstes fotografisches
zuletzt entdecktes
292
4042
3172
2573
224
7009
7114
1432
6916
Vespucci
Marth

J. Herschel

J. Herschel

Marius
W. Herschel
Copeland
Henry
L. Swift
Auge
­480"-Reflektor

­18¼-Reflektor

­18¼-Reflektor

Refraktor
­6,2"-Reflektor
­15,1"-Refraktor
­13"-Refraktor
­16"-Refraktor
1501
18.3.1865
4.10.1831
29.3.1837
15.12.1612
7.9.1782
2.9.1877
16.11.1885
26.6.1887
Gx
Gx

Gx

Gx

Gx
PN
EN
RN
Gx
2,3
16,4
14,1
13,5
3,4
8,0

13,5
Tukan
Haar der
Berenike
Kleiner Bär

Oktant

Andromeda
Wassermann
Schwan
Stier
Schwan
KMW


Polarissima
Borealis
Polarissima
Australis
Andromedanebel
Saturnnebel
Nova Cygni 1876
Maja-Nebel

Gx = Galaxie; PN = Planetarischer Nebel; EN = Emissionsnebel; RN = Reflexionsnebel


Bemerkungen zum IC

Der Index-Katalog (IC) enthält 207 Objekte, die bereits vor dem Redaktionsschluss des NGC im Dezember 1887 entdeckt worden waren. Warum sind sie dort nicht enthalten? In einigen Fällen kam die Publikation für Dreyer zu spät - zum Beispiel bei den Objekten von Bigourdan - oder er registrierte sie nicht rechtzeitig, zum Beispiel die Liste von Truman Safford (1836-1901) im Anhang des NGC. Vieles hat Dreyer auch schlicht übersehen. Beispiele sind der Sternhaufen IC 4756 im Schlangenträger, dessen Entdeckung bereits 1859 von Thomas Webb (1807-1885) publiziert wurde, oder IC 4703, der Adlernebel in der Schlange (M 16 ist der Sternhaufen!), den Etienne Trouvelot (1827-1895) in Washington im Jahr 1876 fand und 1882 publizierte. In diesen Fällen kannte Dreyer nur die Aufnahmen von Solon Bailey (1896) beziehungsweise Isaac Roberts (1894). Der IC enthält 82 Objekte heller als 12 mag, visuell entdeckt zwischen 1888 und 1907, zum Beispiel die Galaxie IC 342 (8,4 mag, William Denning 1892), der Kugelsternhaufen IC 4550 (8,4 mag, Lewis Swift 1898) oder die Planetarischen Nebel IC 3568 (10,6 mag, Robert Aitken 1900) und IC 5148 (11,0 mag, Walter Gale 1894). Warum sind sie den NGC-Beobachtern entgangen? Der Grund: Es gab vor allem am Südhimmel keine koordinierten Durchmusterungen.


Probleme der visuellen Beobachtung im 19. Jahrhundert

Die Studie zeigt auch Probleme auf, die das gesamte 19. Jahrhundert durchziehen, etwa die Subjektivität der visuellen Beobachtung oder die Objekten und ihrer Eigenschaften Helligkeit, Größe und Aussehen. Die Beobachtungen sind von äußeren und inneren Faktoren beeinflusst. Zu den äußeren gehören das Teleskop mit Öffnung, Vergrößerung und Austrittspupille, der Standort mit Lage und Höhe und die atmosphärischen Bedingungen Transparenz und Seeing. Die inneren betreffen den Beobachter selbst: Sehvermögen, Auffassungsgabe, Erfahrung und genutzte Methode wie direktes oder indirektes Sehen.

Die wissenschaftliche Darstellung der Ergebnisse beschränkte sich vor der Fotografie auf die textliche Beschreibung und Zeichnung. Erstere ist immer eine Reduktion des Gesehenen, beispielsweise die Herschel-Kodierung. Gleichfalls problematisch ist die Zeichnung nichtstellarer Objekte; bis zum Jahr 1900 wurden rund 720 publiziert. Sie ist abhängig von den künstlerischen Fähigkeiten des Beobachters, der Methode (zum Beispiel Positiv- oder Negativdarstellung) sowie der Art der Publikation. So bleibt von der Wahrnehmung am Fernrohr oft nicht viel übrig - einiges wird weggelassen oder hinzugefügt. Zeichnungen verschiedener Beobachter lassen sich somit kaum vergleichen, worauf vor allem Wilhelm Tempel hinwies (siehe dazu seine Kollage im Bild oben). Differenzen führten häufig zu Konflikten - aber das ist heute nicht anders!

Wenn schon die Beobachtungen umstritten waren, wie sollte es dann möglich sein, etwas über die physikalische Natur, Entstehung und Evolution der Nebel und Sternhaufen auszusagen? William und John Herschel zeigten einen Ausweg: Homogene Daten als Grundlage verlässlicher Aussagen lassen sich gewinnen, wenn ein einzelner Beobachter - eine Art Darwin für die Naturgeschichte des Kosmos - möglichst viele Objekte unter konstanten Bedingungen katalogisiert und klassifiziert. Viele Zeitgenossen akzeptierten die daraus resultierende Vorstellung, nach der sich Sterne und Haufen unter dem Einfluss der Gravita tion aus leuchtender Nebelmaterie bilden - eine Übertragung der laplaceschen Nebularhypothese der Entstehung des Sonnensystems aus einem rotierenden Urnebel. Das Schlüsselobjekt war William Herschels »star with an atmosphere«, der Planetarische Nebel NGC 1514 im Stier. Dessen Kosmogonie hatte aber auch hartnäckige Gegner, wie etwa Thomas Romney Robinson (1792-1882), Dreyers Vorgänger in Armagh.

Zur Zeit der Arbeit am NGC war die Frage offen: Bestehen alle Nebel aus Sternen, oder gibt es echte Nebelmaterie?

Besonders heftig stritten die Astronomen auch über die Auflösbarkeit der Nebel in Sterne und über die Spiralform einiger Objekte. Es ging um die zentrale Frage: Bestehen alle Nebel aus Sternen oder gibt es echte Nebelmaterie? Falls Ersteres zutrifft, ist die Auflösung nur eine Frage der Teleskopgröße. Als besonders zäh erwiesen sich der Andromeda- und der Orionnebel. Bei letzterem glaubte Lord Rosse ihn »in Sterne aufgelöst« zu haben, was andere Astronomen bezweifelten. Die Spiralnebel brachten eine unerwartete Stütze der herschelschen Vorstellung: Aufgrund der Schwerkraft wirbelten hier offenbar Sterne und Nebelmaterie um ein Zentrum. Weitere Argumente für die kosmische Evolution lieferten »veränderliche Nebel«. Neben Hind's Variable Nebula NGC 1555 im Stier wurden auch andere Objekte heiß diskutiert, etwa der Orionnebel und der Merope-Nebel. Letztlich zeigte nur NGC 1555 reale Veränderungen. Dort beeinflusst der assoziierte Stern T Tauri das Aussehen und die Helligkeit des Reflexionsnebels. Ohne objektive Daten blieb die kosmische Nebularhypothese allerdings reine Spekulation.

Erst die Astrophysik brachte die Entscheidung. Durch die von William Huggins (1824-1910) im Jahr 1864 begründete Nebelspektroskopie zeigte sich, dass der Orionnebel aus Gas besteht (Linienspektrum), der Andromedanebel dagegen konstituiert sich hingegen aus Sternen (kontinuierliches Spektrum). Einige Traditionalisten waren trotzdem nicht überzeugt, insbesondere Tempel, der auch die Existenz von Spiralnebeln bestritt. Die Entwicklung war aber nicht mehr aufzuhalten. Die Astrofotografie nichtstellarer Objekte sorgte ab etwa 1880 für weiteren Schub. Der New General Catalogue steht an der Nahtstelle dieses revolutionären Übergangs. Auch daraus erklärt sich die Bedeutung von Dreyers Katalog - er lieferte die primären Beobachtungsziele und beschleunigte damit die weitere Entwicklung. Das gilt bis heute.


Wolfgang Steinicke promovierte im Jahr 2008 über die Geschichte des New General Catalogue. Er engagiert sich in der Vereinigung der Sternfreunde und ist erfolgreicher Buchautor.


Literaturhinweise

Dreyer, J.L.E.: New General Catalogue of Nebulae and Clusters of Stars. In: Memoirs of the Royal Astronomical Society 49, S. 1-237, 1888. Nachdruck: New General Catalogue, Index Catalogue, Second Index Catalogue. Royal Astronomical Society, London 1971. Als PDF-Datei frei erhältlich unter: www.archive.org/details/newgeneralcatalo00dreyrich

Steinicke, W.: Digitale Deep-Sky Daten, visuelle Beobachtung und das NGC/IC-Projekt. In: VdS-Journal 4, S. 49-56 2000

Sulentic, J., Tifft, W.: The Revised New General Catalogue of Nonstellar Astronomical Objects. Arizona University Press, 1977.

Sinnott, R.W.: NGC 2000.0. Sky Publishing Corporation, 1988

Glyn Jones, K.: Messier's Nebulae and Clusters. Cambridge University Press, 1991

Steinicke, W.: Nebel und Sternhaufen. Geschichte ihrer Entdeckung, Beobachtung und Katalogisierung - von Herschel bis zu Dreyers New General Catalogue. Books on Demand, Norderstedt 2009.

Steinicke, W.: M 81 - Ein Alptraum der Familie Herschel. In: Sterne und Weltraum 2/2007, S. 61-65

Steinicke, W.: Verloren und wiedergefunden. Der bipolare Reflexionsnebel NGC 2163. In: Sterne und Weltraum 40, S. 182-183, 2001

Zahlreiche Details zum NGC: www.klima-luft.de/steinicke
Im Aufbau befindet sich das NGC/IC-Projekt: www.ngcicdetectives.org

Weitere Literatur finden Sie unter www.astronomie-heute.de/artikel/1057557


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Bildunterschriften der im Schattenblick nicht veröffentlichten Abbildungen der Originalpublikation:

Abb. S. 41 oben:
Der New General Catalogue (NGC) enthält 7840 Objekte. Zusammen mit den beiden Index-Katalogen, Ergänzungen mit insgesamt 5386 weiteren Objekten, zeigt die Grafik die Positionen aller 13.226 NGC und IC-Objekte am Himmel in einer Sinusoidal-Projektion. Die Häufungen oberhalb der Mitte bei 12 Uhr Rektaszension und 0 Grad Deklination sind Auswahleffekte aufgrund fotografischer Kampagnen im Index-Katalog. Die größten Häufungen enthalten Galaxien des Virgo-Galaxienhaufens. Der ovale Fleck unten rechts bei 5 Uhr und -70 Grad repräsentiert Objekte aus der Großen Magellanschen Wolke.

Abb. S. 41 unten:
John Louis Emile Dreyer (1852-1926) ist der Schöpfer des New General Catalogue. Die beiden Ausschnitte aus dem Original zeigen die ersten Objekte im Katalog und im unteren Ausschnitt NGC0, den Nordamerikanebel, mit seinen beiden Nachbarn.

Abb. S. 42:
Zahlreiche Beobachter des ausgehenden 18. und nahezu des kompletten 19. Jahrhunderts trugen zur Vollendung des New General Catalogue bei.

Abb. S. 43 oben:
Das Standardinstrument von William Herschel (1738-1822) war sein 18,7-Zoll-Reflektor von 1783 mit einer Brennweite von 20 Fuß (6,1 Meter).

Abb. S. 43 unten:
John Herschel (1792-1871) begann im Jahr 1823 mit der Untersuchung der Objekte seines Vaters William Herschel.

Abb. S. 44 oben links:
William Parsons (1800-1867), der dritte Earl of Rosse, interessierte sich im Gegensatz zu seinen Zeitgenossen mehr für die Astrophysik der beobachteten Objekte denn für reine Astrometrie.

Abb. S. 44 oben rechts:
Der 72-Zoll-Reflektor in Birr Castle trägt den Namen »Leviathan«. Das für damalige Verhältnisse sagenhaft große Teleskop des Earl of Rosse im irischen Parsonstown ging im Jahr 1845 mit seinem monumentalen Bronzespiegel in Betrieb und blieb bis zum Jahr 1917 das größte Teleskop der Welt.

Abb. S. 44 unten:
Lord Rosses erste Zeichnung des Spiralnebels Messier 51 stammt aus dem Jahr 1845.

Abb. S. 45 oben:
Der deutsch-dänische Astronom Heinrich Ludwig d'Arrest (1822-1875) veröffentlichte im Jahr 1867 sein Werk »Siderum Nebulosorum«, das auch 232 zuvor unbekannte Nebel auflistete.

Abb. S. 45 unten:
William Lassell entwarf für seine Beobachtungen einen 48-Zöller. Es war der erste große parallaktisch montierte Reflektor.

Abb. S. 46:
Lewis Swift posiert auf der Beobachtertreppe unter seinem 16-Zoll-Clark-Refraktor am Warner Observatory in Rochester, USA.

Abb. S. 48 unten:
Die Verteilung der visuellen Helligkeiten im NGC hier in Schritten von je einer Magnitude aufgetragen. Sie zeigt eine Häufung um 13 bis 14 mag. Nur sehr wenige Objekte im New General Catalogue sind schwächer als 16 mag.

Abb. S. 49:
Helligkeitsklasse nach William Herschel (Grafik)
William Herschel führte für seinen Katalog ein Schema zur Bewertung von Helligkeiten ein, das andere Beobachter übernahmen. Die Korrelation von der Helligkeitsklasse nach William Herschel und dem Mittelwert der tatsächlichen visuellen Helligkeit im NGCgt einen einigermaßen glatten Verlauf (grüne Linie). Die durch die Beobachter eingebrachten unterschiedlichen Bewertungen zeigen allerdings eine gewisse, gerade bei helleren Objekten stärkere Streuung (Balken).

Abb. S. 50-51:
Wilhelm Tempel stellte mehrere Zeichnungen des Krebsnebels Messier 1 zusammen. Der Name geht auf Lord Rosses erste Zeichnung von 1844 zurück; seine zweite von 1855 korrigierte dies und zeigt eher eine Biene. Kurioserweise hatte im selben Jahr Angelo Secchi in Rom mit seinem 9,5-Zoll-Refraktor wieder eine Krabbe gesehen. Die Zeichnungen stammen von links beginnend im Uhrzeigersinn von Tempel, John Herschel, Lord Rosse, Lassell, Secchi und d'Arrest.


© Wolfgang Steinicke 2011, Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH, Heidelberg


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Quelle:
Sterne und Weltraum 2/11 - Februar 2011, Seite 40 - 51
Zeitschrift für Astronomie
Herausgeber:
Prof. Dr. Matthias Bartelmann (ZAH, Univ. Heidelberg),
Prof. Dr. Thomas Henning (MPI für Astronomie),
Dr. Jakob Staude
Redaktion Sterne und Weltraum:
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veröffentlicht im Schattenblick zum 7. Mai 2011