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Sternscheibe der Spiralgalaxie Messier 74 ist doppelt so groß wie gedacht
Die Spiralgalaxie Messier 74 reicht mit jungen Sternen fast doppelt so weit ins All wie bisher in sichtbarem Licht erkannt. Extrem tiefe Aufnahmen zeigen eine sehr lichtschwache äußere Sternscheibe bis rund 30 Kiloparsec vom Zentrum. Das geschätzte Alter ihrer Sterne deutet darauf hin, dass dieser Außendisk in weniger als einer Milliarde Jahren entstanden sein könnte.
La Laguna (Spanien). Spiralgalaxien bauen ihre Scheiben langfristig von innen nach außen auf, indem neu eintreffendes Gas vor allem in größeren Radien Sterne bildet. Wie gleichmäßig dieser Prozess abläuft, ist jedoch unklar. Gerade die äußersten Sternpopulationen sind so lichtschwach, dass sie in üblichen Himmelsdurchmusterungen leicht unter der Nachweisgrenze bleiben.
Messier 74, rund 30 Millionen Lichtjahre entfernt, galt schon länger als auffällig. Neutraler Wasserstoff und Ultraviolettlicht reichen deutlich über die in gewöhnlichen optischen Bildern sichtbare Sternscheibe hinaus. Nun zeigt sich, dass auch im sichtbaren Licht eine weit ausgedehnte Sternpopulation vorhanden ist.
Forscher des Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) um Ignacio Ruiz Cejudo haben Messier 74 mit dem ein Meter großen Transient Survey Telescope (TST) am Teide-Observatorium besonders tief aufgenommen. Zwischen dem 20. und 29. August 2025 sammelten sie in drei optischen Filtern jeweils 5,4 bis 6,5 Stunden Belichtungszeit. Eine auf extrem lichtschwache Strukturen zugeschnittene Datenreduktion sollte dabei verhindern, dass ausgedehntes schwaches Licht als Himmelshintergrund entfernt wird.
In den bearbeiteten Bildern liegt die zuvor als Rand genutzte innere Sternscheibe bei etwa 14 Kiloparsec. Darüber hinaus erscheint eine bläuliche, sehr schwache Struktur, die im Osten spiralarmartig und im Westen unregelmäßiger ist. Ihre äußere Grenze liegt bei rund 30 Kiloparsec, also knapp 98.000 Lichtjahren vom Zentrum.
„Am überraschendsten ist, wie schnell er sich gebildet hat: In weniger als einer Milliarde Jahren ist eine neue Sternscheibe entstanden, die die Galaxie bis auf fast 100.000 Lichtjahre vom Zentrum ausdehnt, doppelt so weit wie wir bisher wussten“, erklärt Ignacio Ruiz Cejudo.
Die fast verdoppelte Größe betrifft die radiale Ausdehnung der Sternscheibe und nicht annähernd eine Verdopplung ihrer Sternmasse. Die aus den Helligkeitsprofilen abgeleitete Masse wächst von rund 12,5 Milliarden Sonnenmassen innerhalb von 14 Kiloparsec auf etwa 12,8 Milliarden Sonnenmassen innerhalb von 28 Kiloparsec. Der neue Außendisk ist damit riesig, aber äußerst dünn besiedelt.
Die äußere Struktur ist besonders blau und deckt sich räumlich sowohl mit dem schon bekannten ultravioletten Außendisk als auch mit der weit ausgreifenden Verteilung von neutralem Wasserstoff. Am Rand bei 30 Kiloparsec sinkt dessen Flächendichte auf etwa 0,4 Sonnenmassen pro Quadratparsec. Das spricht dafür, dass die optisch neu entdeckten Sterne zu demselben ausgedehnten System gehören.
Aus der Kombination optischer und ultravioletter Farben schätzt das Team das mittlere Alter der äußeren Sternpopulation auf rund 640 Millionen Jahre. Der Wert hängt allerdings stark vom angenommenen Metallgehalt und vom verwendeten Sternpopulationsmodell ab. Je nach Annahmen reichen die Modellwerte von einigen hundert Millionen Jahren bis ungefähr eine Milliarde Jahre.
„Das zeigt, dass ein Ein-Meter-Teleskop mit der richtigen Instrumentierung und sorgfältiger Datenreduktion Strukturen sichtbar machen kann, die wesentlich leistungsfähigeren Teleskopen entgehen“, sagt Miquel Serra-Ricart vom IAC.