Kugelsternhaufen, uralte Außenposten unserer Galaxis
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Kugelsternhaufen 15.01.2008 Uralte Außenposten unserer Galaxis W. Stegmüller Folie 1 Kugelsternhaufen sind sehr dichte, gravitativ gebundene Ansammlungen von vielen Sternen. Die Kugelsternhaufen befinden sich nicht in der galaktischen Ebene sondern im sog. „Galaktischen Halo“. Lassen Sie uns zur Verdeutlichung einmal aus der Milchstraße hinausfliegen. 15.01.2008 W. Stegmüller Folie 2 1 Der galaktische Halo 15.01.2008 W. Stegmüller Folie 3 Beobachtung von Kugelsternhaufen Das hervorstechende Charakteristikum ist die dichte Besiedelung von Kugelsternhaufen – insbesondere in der Zentralregion. Während in der Umgebung unserer Sonne die Sterne rund 6 bis 7 Lichtjahre voneinander entfernt sind, liegt die Sternendichte im Zentrum eines Kugelsternhaufens bei über 100 Sternen pro Kubiklichtjahr. Der typische Durchmesser eines durchschnittlichen Kugelsternhaufens liegt bei ca. 100 Lichtjahren. 15.01.2008 W. Stegmüller Folie 4 2 Beobachtung von Kugelsternhaufen Die Entfernung der Kugelsternhaufen zur Erde ist sehr unterschiedlich. Die nächsten Kugelsternhaufen sind rund 10.000 LJ, die am weitesten entfernten 200.000 Lichtjahre entfernt. Es gibt eine ganze Reihe von Kugelsternhaufen, die in Amateurteleskopen gut zu beobachten sind. Der bekannteste am nördlichen Sternenhimmel ist M13 im Sternbild Herkules. 15.01.2008 W. Stegmüller Folie 5 Beobachtung von Kugelsternhaufen M13 im Sternbild Herkules. 15.01.2008 W. Stegmüller Folie 6 3 Beobachtung von Kugelsternhaufen M13 im Sternbild Herkules Ansicht im Feldstecher 15.01.2008 W. Stegmüller Folie 7 Beobachtung von Kugelsternhaufen M13 im Sternbild Herkules Ansicht im Amateurteleskop 15.01.2008 W. Stegmüller Folie 8 4 Alter und Zusammensetzung von Kugelsternhaufen Die Sterne der Kugelsternhaufen gehören zu den ältesten im Universum. Ihr Alter reicht von 5 bis 13 Milliarden Jahren. Dies lässt sich aus dem Farben-Heligkeits-Diagramm ablesen. Aus ihrer Erforschung gewinnt man Hinweise auf die Beschaffenheit des Ausgangsmaterials unserer Galaxis. 15.01.2008 W. Stegmüller Folie 9 Alter und Zusammensetzung von Kugelsternhaufen Die chemische Zusammensetzung der Sterne eines Kugelsternhaufens ist recht homogen. Generell weisen die Sterne eines Kugelsternhaufens angesichts ihres hohen Alters und ihrer Position im galaktischen Halo eine geringe Metallhäufigkeit auf. Dies lässt darauf schließen, dass zur Zeit ihrer Entstehung noch wenig Metall im Universum vorhanden war – das heißt, das Universum muss noch sehr jung gewesen sein. 15.01.2008 W. Stegmüller Folie 10 5 Verteilung und Entwicklung von Kugelsternhaufen Die Kugelsternhaufen sind im galaktischen Halo beheimatet und kreisen um das Zentrum der Milchstraße. Durch ihre kugelförmige Verteilung im Halo nimmt man an, dass die ursprüngliche Materiewolke, aus der sich unsere Milchstraße gebildet hat, ebenfalls annähernd kugelförmig war. Aus der symmetrischen Verteilung und der einzelnen Positionen der Kugelsternhaufen lassen sich Rückschlüsse auf die Position des galaktischen Zentrums schließen. Auf dieser Grundlage wurde der Abstand unseres Sonnensystems vom galaktischen Zentrum mit ca. 33.000 Lichtjahre ermittelt. 15.01.2008 W. Stegmüller Folie 11 Verteilung der Kugelsternhaufen im galaktischen Halo 15.01.2008 W. Stegmüller Folie 12 6 Verteilung und Entwicklung von Kugelsternhaufen Kugelsternhaufen wandern auf stark elliptischen Bahnen um das galaktische Zentrum. Sie benötigen für einen Umlauf meherer 100 Millionen Jahre. Sie durchdringen dabei immer wieder die galaktische Scheibe. Durch ihre starke gravitative Bindung nehmen sie dabei jedoch kaum Schaden. Man rechnet, dass sich in 1 Milliarde Jahren nur 5 Kugelsternhaufen auflösen 15.01.2008 W. Stegmüller Folie 13 Verteilung und Entwicklung von Kugelsternhaufen Durch die hohe Sternendichte im Inneren von Kugelsternhaufen kommt es recht häufig zu Sternkollisionen. Dies ist der Grund für die große Häufung sog. „Blue Stragglers“ – Blauen Nachzüglern. Dies sind Sterne, die aufgrund ihrer großen Masse blau strahlen und dabei so verschwenderisch mit ihrem Brennstoff umgehen, dass sie eigentlich längst vergangen sein müssten. Sie sind jedoch erst durch Zusammenstoß massereich geworden. 15.01.2008 W. Stegmüller Folie 14 7 Kugelsternhaufen anderer Galaxien Auch andere Galaxien werden von Kugelsternhaufen umkreist. Ihre Häufigkeit ist bei elliptischen Galaxien größer als bei Spiralgalaxien. Kugelsternhaufen G1 oder auch Mayall II Begleiter der Andromedagalaxie 15.01.2008 W. Stegmüller Folie 15 Kugelsternhaufen anderer Galaxien Kugelsternhaufen der Andromedagalaxie 15.01.2008 W. Stegmüller Folie 16 8 Bildergalerie M13 15.01.2008 W. Stegmüller Folie 17 W. Stegmüller Folie 18 Bildergalerie M15 15.01.2008 9 Bildergalerie M3 15.01.2008 W. Stegmüller Folie 19 W. Stegmüller Folie 20 Bildergalerie M71 15.01.2008 10 Bildergalerie 47 Tucanae 15.01.2008 W. Stegmüller Folie 21 W. Stegmüller Folie 22 Bildergalerie Omega Centauri 15.01.2008 11 15.01.2008 W. Stegmüller Folie 23 12
