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Beobachten - verstehen, was man sieht

Kugelsternhaufen (halb fertig)

Übersicht

Kugelsternhaufen (engl. Globular Cluster) sind eine kugelförmige Ansammlung von Sternen. Die Sterne in einem Kugelsternhaufen sind gravitativ gebunden. Dadurch ist das Zentrum eines Kugelsternhaufens dicht mit Sternen gefüllt. Ungefär 150 Kugelsternhaufen sind in unserer Milchstrasse bekannt.

Viele Kugelsternhaufen, die zu unserer Milchstrasse gehören, liegen weit außerhalb. Anfang des 20. Jahrhundert glaubte man sogar, diese Kugelsternhaufen gehören nicht zur Milchstrasse, diese seien separate, ungebundene Wanderer im Universum. Ein solcher Kugelsternhaufen, NGC 2419 im Sternbild Luchs (Lynx), liegt etwa 300.000 Lichtjahre vom galaktischen Zentrum entfernt. Shapley bezeichnete dieses Objekt sogar als "intergalaktischen Wanderer".

Neuere Untersuchungen haben dann doch gezeigt, das weit außen stehende Kugelsternhaufen wie NGC 2419 stark gravitativ an unsere Galaxie gebunden sind, obwohl diese so weit weggewandert sind.

Die meisten Kugelsternhaufen sind in einer Hälfte des Himmels zu finden, konzentriert um das Sternbild Schütze. Harlow Shapley erkannte dies durch Untersuchungen der Verteilung. Weiterhin schätzte er die Größe etc. der Milchstrasse sowie unseren Platz innerhalb dieser anhand dieser Verteilung. Um mehr über Kugelsternhaufen zu wissen, muss man die Zusammenhänge in Kugelsternhaufen verstehen.

Erfahrere Deep-Sky Beobachter wissen, das trotz der Individualität der Kugelsternhaufen, diese den Ruf homogener Objekte haben, mehr als alle anderen Deep-Sky Objekte. Kugelsternhaufen variieren nicht so sehr wie Nebel oder Galaxien in Bezug auf Helligkeit oder Größe. Nur 5 Größenordnungen unterscheiden den hellsten und den lichtschwächsten Kugelsternhaufen, die von Amateuren beobachtet werden können. Die wahre Größe der Kugelsternhaufen liegt bei durchschnittlich 100 Lichtjahren. Viele dieser Kugelsternhaufen können in Amateurteleskopen ab 12" Durchmesser bis ins Zentrum hinein aufgelöst werden.

Klassifizierung

Shapley klassifizierte Kugelsternhaufen in einem von ihm benutzten System bei der Beobachtung von Offenen Sternhaufen. Um diesem Schema für offene Sternhaufen auf Kugelsternhaufen zu übertragen, waren jedoch einige Modifikationen notwendig. Eine einfache Beschreibung "lose", "normal" und "konzentriert" war auch zu ungenau, um die Natur der Kugelsternhaufen zu beschreiben.Im Jahre 1927 hat er zusammen mit Helen Battles Sawyer eine Klassifizierung mit 12 Stufen veröffentlicht. Diese Einteilung beschreibt die zentrale Konzentration im Zentrum des Kugelsternhaufens, angefangen von höchster Konzentration (Stufe I) bis hin zu keiner Konzentration im Zentrum (Stufe XII). Diese Einteilung trägt den Namen beider, nämlich Shapley-Sawyer Konzentrationsklassifizierung.

Um sich ein Bild von Kugelsternhaufen verschiedener Klassifikationen zu machen, hier mal eine kleine Zusammenstellung von Bildern (Quelle: DSS):

Klassifikation	Beispiel	Beispiel	Beispiel
I
	NGC-2808	NGC-5824	NGC-7006
II
	M2	NGC-6093	NGC-6356
III
	47 Tucanae	NGC-6388	NGC-6316
IV
	M62	NGC-5634	NGC-1866
V
	M13	M5	M53
VI
	M3	NGC-6304	NGC-5272
VII
	M10	NGC-5986	NGC-6287
VIII
	M14	M19	NGC-5927
IX
	M4	M12
X
	NGC-288	M107	M68
XI
	M55	NGC-6144	NGC-6366
XII
	NGC-7492	NGC-4372	NGC-5466

Zusammensetzung

Obwohl viele dieser Kugelsternhaufen in Größe und Helligkeit ähnlich erscheinen, so sind die chemischen Zusammensetzungen doch recht unterschiedlich. Es ist schwierig, jeden Stern im Kugelsternhaufen separat zu analysieren. Meist werden Spektren des ganzen Kugelsternhaufens aufgenommen, aus denen dann Erkenntnisse für den ganzen Kugelsternhaufen gewonnen werden. Augenscheinlich schwankt der Anteil schwerer Elemente enorm, Kugelsternhaufen in der Nähe des galaktischen Zentrums sind eher metallreich, wohingegen weiter außen liegende Kugelsternhaufen metallarm sind.

Astronomen haben weitere, interessante Unterschiede zwischen den zentrumsnahen und entfernten Kugelsternhaufen herausgefunden. Die entfernten Kugelsternhaufen sind normalerweise doppelt so groß wie die zentrumsnahen Kugelsternhaufen. Dies rührt daher, das die entfernten Kugelsternhaufen einen viel weiter geneigten Orbit gegenüber der Ebene der Milchstrasse haben. Dadurch ...

Gleichzeitig nahmen die Astronomen an, das der Orbit die entfernten Kugelsternhaufen nahe ans Zentrum der Galaxie bringt. Aber es hat sich gezeigt, das dies nicht der Fall ist.

Kugelsternhaufen beinhalten einige hunderttausend Sterne. Sie sind viel größer und dichter als offene Sternhaufen. Die Sterne innerhalb der Kugelsternhaufen unterscheiden sich dabei sehr von den anderen Sternen in der Galaxie. Die hellsten Sterne, die mit einem Teleskop in einem Kugelsternhaufen ausgemacht werden können, sind gelbe oder rote Riesen, während die blauen Riesen normalerweise 3 Größenklassen dunkler sind. Die Sterne der Kugelsternhaufens sind sehr alt.

Mit größeren Teleskopen kann man die Änderungen der Helligkeit mancher heller variabler Sterne in Kugelsternhaufen beobachten. Etwa 25 dieser Mira Sterne wurden in Kugelsternhaufen entdeckt, meist in den metallreichen Kugelsternhaufen. Weitaus mehr dieser Veränderlichen sind vom Typ RR Lyra. Der Kugelsternhaufen Omega Centauri alleine enthält mindestens 137 Sterne diesen Typs. Der kanadische Astronom Helen Sawyer Hogg hat 1.100 RR Lyra Sterne in verschiedenen Kugelsternhaufen kartographiert. Diese RR Lyra Sterne sind große, blaue Riesen, welche meist eine Periode kleiner einem Tag haben.

Entstehung und Alter

Auch die Kugelsternhaufen selbst sind sehr alte Objekte. Viele der bekannten Kugelsternhaufen sind zur selben Zeit entstanden, als sich die Milchstrasse formte. So ist M13 zwischen 12 und 14 Milliarden Jahre alt und damit drei mal so alt wie unsere Sonne. Ein Gefühl für das Alter bekommt man, wenn man sieht, das die hellsten Sterne etwa die gleiche Größenklasse und Farbe haben. Woher weiss man das? Wenn sich Sterne in einer großen Gruppe neu bilden, dann sind die massereichen und massearmen Sterne gleichmäßig verteilt. Die massereicheren Sterne gehen schnell dem Ende zu, die massearmen Sterne entwickeln sich dann normal weiter und bleiben übrig.

In der Entstehungsphase von Kugelsternhaufen sind die meisten schweren Elemente nicht vorhanden, so das diese Sterne fast nur aus Wasserstoff und Helium bestehen. Heute aber haben die Sterne eine größere Menge an schweren Elementen, welche in dem Sternzentrum entstanden sind. Sterne eines Kugelsternhaufens entwickelten Schalen aus Wasserstoff und Helium, die die Ausbreitung von schwereren Elementen zur Oberfläche eindämmen. Der Prozess der Verteilung der schweren Elemente dauert dann mehrere Milliarden Jahre. Wenn diese Schalen die Oberfläche erreichen sind die Temperaturen nicht hoch genug, so das die schweren Elemente nicht...

...sonstiges...

Hier eine Liste von Kugelsternhaufen in unserer Milchstrasse.

Hier eine Helligkeitsverteilung der Kugelsternhaufen der Milchstrasse:

Stand: 25. Dezember 2009