Kugelsternhaufen

Kugelsternhaufen
die einfachsten Sternsysteme
Farben, Helligkeit und Alter der Sterne
Max Camenzind – Akademie Heidelberg – Sept. 2015
Messier Objekte
Sternhaufen
• Einfache Sternpopulationen: Sterne sind wahrscheinlich alle zur
selben Zeit geboren;  haben gleiches Alter und chemische Zusammensetzung
Offene Sternhaufen:
• enthalten 10 - 1000 Sterne
• lohse Strukturen
• mit Scheibe assoziiert
Kugelsternhaufen:
• 1000 - 1 Million Sterne
• zentral konzentriert (Core)
~ 5 pc
Im Vergleich zu Galaxien
• enthalten 10 Millionen bis zu 1000 Milliarden von Sternen
• Sterne haben verschiedenes Alter und chem. Zusammensetzung
~ 20.000 pc
M3 mit DSS / 30.000 LJ ?
Variable Sterne NGC 6723  Distanz
arXiv:1311.2054
Corona Australis & NGC 6723
RR Lyrae Sterne
im CM von NGC 6723
RR Lyrae
arXiv:1311.2054
 RR-Lyrae-Sterne haben etwa eine halbe Sonnenmasse,
einen ungefähr fünffachen Sonnendurchmesser und die
Riesensterne verändern ihre Oberflächentemperatur im
Laufe der Periode zwischen 6000–7500 °C. Die Ursache
der Veränderlichkeit ist der Kappa-Mechanismus wie bei
den Cepheiden. Perioden: 0,2 – 1,2 Tagen.
 Es handelt sich um entwickelte Sterne auf dem
Horizontalast im Hertzsprung-Russell-Diagramm. Dabei
wandern sie vom Roten Riesenast kommend nach links
und wieder zurück, wobei sie den Instabilitätsstreifen
kreuzen. RR-Lyrae-Sterne werden in Kugelsternhaufen,
dem galaktischen Halo, dem Bulge der Milchstraße sowie
seit neuestem in extragalaktischen Systemen gefunden.
 Der Anteil an schweren Elementen in ihrer
Atmosphäre ist gering und beträgt zwischen 0,00001 und
0,01 des Anteils der Sonne.
RR Lyrae Sterne in
NGC 6723 & (m – M)
MV(RR)=(0.58--0.68)+0.28−0.31 at [Fe/H]=--1.6.
Normierung:
(m-M) = 5 log(d/10 pc)
 d = 10 kpc
arXiv:1311.2054
M3 mit 60 cm Teleskop
M3 mit HST
M5 mit 80 cm Teleskop
M5 mit HST / 2,6’
Messier 15 mit HST. Messier 15 (auch als NGC 7078 bezeichnet) ist ein 6,2 mag heller
Kugelsternhaufen mit einer Winkelausdehnung von 18′ im Sternbild Pegasus. Seine
Entfernung beträgt etwa 30.000 Lichtjahre. Messier 15 ist der erste Kugelhaufen, in dem ein
Planetarischer Nebel entdeckt wurde. M 15 enthält auch Pulsare.
Messier 22 ist gerade 10.000 Lichtjahre entfernt und damit einer der nächsten
Kugelsternhaufen. Messier 22 (auch als NGC 6656 bezeichnet) ist ein 5,5 mag heller
Kugelsternhaufen mit einer Flächenausdehnung von 32' im Sternbild Schütze. Er steht in
Richtung des Milchstraßenzentrums, 2° nordöstlich des Sterns Lambda Sagittarii. M22 ist
der hellste von Europa aus sichtbare Kugelsternhaufen, steht allerdings tief am Südhimmel.
The NASA/ESA Hubble Space Telescope offers an impressive view of the center of globular
cluster NGC 6362. NGC 6362 hat einen Durchmesser von 10′,7 und eine scheinbare Helligkeit
von 8,3 mag. Er wurde 1826 von James Dunlop mit einem 9-Zoll-Spiegelteleskop entdeckt.
Messier 69, or M 69 mit NASA/ESA Hubble Space Telescope, ist ein +8,31 mag heller
Kugelsternhaufen mit einer Flächenausdehnung von 7,1' im Sternbild Schütze. M69 ist in
Mitteleuropa wegen seiner südlichen Position nicht leicht zu beobachten. d = 9,1 kpc.
Farben-Helligkeits-Diagramm
Nearby stars (data from the Hipparcos satellite)
Heller
Absolute
Magnitude
Weniger hell
Blau
Farbe
Rot
Farben-Helligkeits-Diagramm für GCs
• Sterne mit M
so groß, dass
nukleare
Entwicklung
in HubbleZeit beendet
•  Keine neue
Sternbildung
in Kugelsternhaufen
H
Hot, blue
cold, red
Hauptreihe
Color-magnitude diagram synthesized from several low-metallicity globular
clusters and compared with theoretical isochrones (W.Harris, 2000)
Farben-Helligkeits-Diagramm für GCs
H
He
H
C
O
He
Asymptotischer
Riesen-Ast AGB
Rote Riesen
H
H
He
C
O
Horizontal-Ast
Weiße
Zwerge
Hot, blue
cold, red
Hauptreihe
Color-magnitude diagram synthesized from several low-metallicity globular
clusters and compared with theoretical isochrones (W.Harris, 2000) [Raffelt]
Farben-Helligkeitsdiagramm M 55
Messier 80
NGC 2419
• In alten Sternhaufen sind blaue Sterne Horizontal-Ast
Sterne - gelbliche Sterne sind im Riesenstadium.
Unsere Nachbarschaft vs Kugelsternhaufen
Sterne unserer Nachbarschaft
haben verschiedene Alter
Kugelsternhaufen entstehen
auf einen Schlag!
Altersstruktur Sternhaufen
• The colour-magnitude diagram of a
cluster contains information about
the age and composition of a
cluster.
Evolutionary tracks for stars of
different masses
RGB
HB
MS
Star clusters
• The colour-magnitude diagram of a
cluster contains information about
the age and composition of a
cluster.
Isochronen mit festem Alter
Alter von Sternhaufen
• Modell-Isochronen
fitten die Äste von
offenen Sternhaufen
und von
Kugelsternhaufen.
•  zeigt damit das
Alter dieser
Sternhaufen an.
Kompakte Objekte Kugelsternhaufen
Weiße Zwerge in Kugelsternhaufen
Alte Weiße Zwerge ~ Rote Zwerge
Weiße Zwerge in Kugelsternhaufen
10.000 K
4000 K
Camenzind 2015
Radiopulsare Kugelsternhaufen ATNF
2 Schwarze Löcher in Messier 22
Grafik: Benjamin de Bivort; Strader, et al.;
NRAO/AUI/NSF - arXiv:1210.0901
Grafik: Benjamin de Bivort; Strader, et al.;
NRAO/AUI/NSF - arXiv:1210.0901
Schwarzes Loch in omega Cen ?
s ~ 30 km/s
Bis zu welchem Radius spüren die Sterne das Loch?
MH < 12.000 Sonnenmassen; MGC = 4,5 Mio. Sonnenmassen
 RBH = GMH/s² = GMH/c²(c/s)² = 20.000 km x 108 ~ 0,1 pc