Was ist ein Kugelsternhaufen?

Kugel aus vielen, vielen hellen Sternen, zur Mitte hin dichter und an den Rändern weiter auseinander.

Der Kugelsternhaufen M5 aus Sicht des Hubble-Weltraumteleskops. Dieses Foto war einAstronomie-Bild des Tagesim Juni 2015. Über HST/ NASA/ ESA/APOD.


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Kugelsternhaufen sind dicht gepackte, symmetrische Ansammlungen von Sternen, die hauptsächlich im ausgedehnten kreisenSternhalosdie die meisten Spiralgalaxien umgibt. Kugelsternhaufen enthalten einige der ältesten Sterne einer Galaxie und sollen sich früh in ihrer Geschichte gebildet haben. Könnte es sein, dass eine Spiralgalaxie wie unsere Milchstraße bei ihrer Entstehung einst eine amorphe Wolke aus Gas und Staub war? Könnten sich seine ersten Sterne zu Kugelsternhaufen versammelt haben? Könnten diese Haufen im Halo um das Zentrum einer Galaxie geblieben sein, während der Rest der sich drehenden Galaxie sich abflachte und Spiralarme bildete? Dieses Szenario würde erklären, warum Kugelsternhaufen im Halo einer Galaxie kreisen und ihre ältesten Sterne enthalten.


Tatsache ist jedoch, dass niemand genau weiß, wie sich Kugelsternhaufen gebildet haben und welche Rolle sie gegebenenfalls bei der Entwicklung von Galaxien gespielt haben. Wir wissen, dass Kugelsternhaufen die älteste, größte und massereichste Art von Sternhaufen sind und die ältesten Sterne enthalten. Ihr Alter kann durch das fast vollständige Fehlen dessen belegt werden, was Astronomen nennenMetalle, dh Elemente, die schwerer sind als der Wasserstoff und das Helium, die im frühen Universum vor der Geburt der ersten Sterne und Galaxien vorhanden waren. Die schwereren Elemente wurden in Sterneninnenräumen geschmiedet.

Eine große, runde, symmetrische Kugel aus Tausenden von Sternen, die zur Mitte hin dichter wird.

Omega Centauri – mit bis zu 10 Millionen Sternen – ist bei weitem der größte Kugelsternhaufen, der mit unserer Milchstraße verbunden ist. Das Bild zeigt nur den zentralen Teil des Haufens, einen Bereich von der Größe des Vollmonds auf der Himmelskuppel. Bild über das La Silla-Observatorium/DAS.

Kugelsternhaufen sind groß. Sie können erreichen300 Lichtjahreim Durchmesser und enthalten 10 Millionen Sterne. nicht so wieoffene Sternhaufen– mit Geschwistersternen, die durch die Scheibe unserer Galaxie und vermutlich auch andere Galaxien verstreut sind – Kugelsternhaufen sind groß, symmetrisch und alt, wie die ältesten und ältesten einer irdischen StadtgesetztBürger.

Hier sind einige Unterschiede zwischen Kugelsternhaufen und offenen Sternhaufen:




Kugelsternhaufen haben eine sehr symmetrische Form und sind in Richtung ihrer Zentren am dichtesten. Offene Sternhaufen haben eine unregelmäßigere Form.

Kugelsternhaufen kreisen imHeiligenscheinunserer Galaxie, die sich im Zentrum der Galaxie befindet und sich über und unter der galaktischen Scheibe ausdehnt. Offene Sternhaufen neigen zur Umlaufbahninnerhalbdie Scheibe.

Kugelsternhaufen enthalten Hunderttausende von Sternen, und einige – wie oben gezeigt Omega Centauri – enthalten Millionen von Sternen. Offene Sternhaufen enthalten in der Regel nur Hunderte von Sternen.

Ein kleiner, verschwommener runder Sternhaufen, der vor einem Sternenfeld steht.

Größer anzeigen. | Der berühmte Kugelsternhaufen Messier 13 oder M13 – der größte und hellste Kugelsternhaufen, der von der Nordhalbkugel aus leicht sichtbar ist – vor seinem Sternenfeld. Mit einer Entfernung von 25.000 Lichtjahren und einem Durchmesser von etwa 145 Lichtjahren ist M13 ein beliebtes Ziel für Amateurastronomen, die kleine Teleskope verwenden. Bild überFred Espenak.


Fuzzy-Ball aus sehr vielen Sternen, die in der Mitte so dicht beieinander liegen, dass sie fest aussieht.

Hier ist wieder M13. Beachten Sie seine sehr symmetrische Struktur, die typisch für Kugelsternhaufen ist. Foto über das Bareket-Observatorium in Israel.

Unsere eigene Milchstraßehat etwa 150Kugelsternhaufen, mit vielleicht noch wartender Entdeckung, versteckt von galaktischem Staub. Unsere benachbarte Spiralgalaxie in Richtung des Sternbildes Andromeda –M31oder die Andromeda-Galaxie – scheint zu habenca. 300Kugelsternhaufen. Einige fußballförmige, elliptische Galaxien haben auch Kugelsternhaufen, wieM87in Richtung des Sternbildes Jungfrau, Heimat des supermassiven Schwarzen Lochs, das bekanntermaßen von denEvent Horizon Teleskopim Jahr 2019. Diese riesige elliptische Galaxie, M87, besitzt schätzungsweiserund 15.000 Kugelsternhaufen, wobei bisher mehr als 1.000 direkt teleskopisch beobachtet wurden.

Zeichnung einer Edge-On-Galaxie mit einer Kugel aus kleinen Punkten, die die zentrale Ausbuchtung umgibt.

Etwa 150 Kugelsternhaufen sind bekannt, die das Zentrum unserer Galaxie umgeben.

Kugelsternhaufen umkreisen Galaxien in Bahnen, die stark exzentrisch und stark zum geneigt sindgalaktische Ebene. Sie kreisen am „Rand“ einer Galaxie und brauchen vielleicht einige hundert Millionen Jahre, um eine einzelne Umlaufbahn zu vollenden. In einem Teleskop sieht ein Kugelsternhaufen wie eine unscharfe Kugel aus, bei der einzelne Sterne an der Peripherie in Richtung Zentrum zu einer festen Lichtkugel verschmelzen. Dies liegt jedoch einfach daran, dass die Sterne so nah beieinander liegen, dass sie nicht einzeln teleskopisch aufgelöst werden können. Im Zentrum eines Kugelsternhaufens können Sterne aDichtezwischen 100 und 1.000 Sternen pro KubikParsec. Das steht im Gegensatz zur Sternendichte in der Nähe unserer Sonne, die auf etwa 0,14 Sterne pro Kubikparsec geschätzt wird. Wenn Sie auf einem Planeten stünden, der einen Stern in einem Kugelsternhaufen umkreist, wäre Ihr Nachthimmel extrem mit nahen Sternen überfüllt!


Ein sehr überfülltes Sternenfeld, Tausende von Sternen, mit einem kugelförmigen Aussehen.

Dieses Bild des Hubble-Weltraumteleskops zeigt den Kern des großen Kugelsternhaufens Messier 13 im Sternbild Herkules.Lesen Sie mehr über dieses Bild von SpaceTelescope.org.

Die Sterne in Kugelsternhaufen sind die ältesten Bewohner der Galaxie und umfassen eine Population von dem, was Astronomen nennenBevölkerung II Sterne. Diejenigen, deren Alter gemessen wurde, sind zwischen 11 und 13 Milliarden Jahre alt und sind damit fast so alt wie die Galaxie selbst. Es überrascht nicht, dass sich viele dieser alten Sterne zu riesigen, aufgedunsenen Roten Riesensternen entwickelt haben, wie es unsere Sonne in ein paar Milliarden Jahren tun wird. Die Sterne sind extremmetallarm, das heißt – in der eigentümlichen Sprache der Astronomie – haben sie im Vergleich zum umgebenden interstellaren Medium winzige Mengen an Materialien, die schwerer als Helium sind (Astronomen bezeichnen alle Elemente, die schwerer als Helium sind, als „Metalle“). Da die schwereren Elemente im Inneren von Sternen hergestellt werden – und sich dann über Supernova-Explosionen im interstellaren Medium ausbreiten – ist dieser Metallmangel genau das, was man normalerweise von solchen alten Sternen erwarten würde. In anderen Welten bestehen die Sterne der Population II fast ausschließlich aus Wasserstoff und Helium, den Materialien, die im frühen Universum vorhanden waren.

Es gibt jedoch ein Rätsel: Kugelsternhaufen haben auch „Überflussanomalien“ von schwereren Metallen, was bedeutet, dass Elemente vorhanden sind, die anderswo in Sternen vorkommen, die sich erst kürzlich gebildet haben. Insbesondere scheint es Überschüsse an Natrium, Kohlenstoff, Sauerstoff und Aluminium zu geben, bei schwereren Metallen wie Strontium, Yttrium, Barium und Europiumauch anwesend seinin einigen Clustern. Diese Anomalien wurden nicht zufriedenstellend erklärt, obwohl es mehrere Erklärungen gab, wie zsupermassive Sterne.

Der bekannteste Kugelsternhaufen auf der Nordhalbkugel istM13im Sternbild Herkules, manchmal auch alsGroßer Kugelsternhaufen, das entdeckt wurde vonEdmond Halleyim Jahr 1714.Charles Messierspäter hinzugefügt in seineberühmter Katalogim Jahr 1764. In Amateurteleskopen ist es ein kleiner, verschwommener Lichtfleck, etwa 22.000Lichtjahrevon der Erde. Im Zentrum dieses Haufens kreisen Sterne so eng, dass sie gelegentlich kollidieren und ihr Tod zur Entstehung neuer Sterne führt, die als „blaue Nachzügler.“ Diese Sternpopulation ist die einzige Art neuerer Sterne in Kugelsternhaufen.

Andere bemerkenswerte Kugelsternhaufen sindM22im Schütze – einer der hellsten am Himmel –M5die Schlange undM12bei Ophiuchus. Viele der größten und hellsten Kugelsternhaufen des Nachthimmels sind am besten in Frühlingsnächten zu sehen und erscheinen oft in sogenannten „Messier-Marathons. '

Kugelsternhaufen sind selbst in den kleinsten Teleskopen ein wunderbarer Anblick, obwohl ein großes Instrument benötigt wird, um einzelne Sterne in Richtung ihrer Zentren aufzulösen.

Wenn Sie sie betrachten, sehen Sie Populationen von Sternen, die in den Kinderschuhen unserer Galaxie geboren wurden!

Kleiner, verschwommener Haufen am Nachthimmel, mit einer Einfügung, die ihn größer zeigt.

Amateurastronomen genießen es, Kugelsternhaufen durch ihre kleinen Teleskope zu betrachten. Hier ist Omega Centauri, gefangen von Greg Hogan in Kathleen, Georgia. Danke, Gregor!

Fazit: Kugelsternhaufen sind kugelförmige Ansammlungen von Sternen, die hauptsächlich im kreisenStern hallovon Spiralgalaxien. Unsere Milchstraße hat etwa 150 Kugeln, die einige der ältesten Sterne unserer Galaxie enthalten.