Kugelsternhaufen

 

Der Kugelsternhaufen M13 im Herkules ist ein bekannter und typischer Vertreter seiner Art.

Kugelsternhaufen oder kurz Kugelhaufen erscheinen als zum Zentrum hin stark verdichtete Sternansammlungen. Dabei ist die Dichte der Sterne im Kern in der Regel so dicht, dass man die einzelnen Sternen nicht mehr trennen kann, auch mit grossen Teleskopen. Im Durchschnitt enthalten Kugelhaufen etwa eine Million Sterne, der Bereich reicht von einigen 10⁴ bis etwa 10⁷ Sterne. Die Durchmesser reichen von 5 bis 110 pc. Im Zentrum ergeben sich damit Sterndichten, die 100 bis 1000 mal höher sind als in der Sonnenumgebung. Von reichen Haufen kann man Radialgeschwindigkeiten in ausreichender Menge gewinnen; die Massenabschätzungen aus diesen Radialgeschwindigkeitsmessungen liegen zwischen 2 · 10⁵ bis 10⁷ Sonnenmassen. Die kleinen Kugelhaufen haben 10⁴ Sonnenmassen. Kugelsternhaufen hielt man für alte Objekte. In der Tat gehören die galaktischen Kugelsternhaufen zu den ältesten Objekten, die wir kennen. Darum verwendet man sie oft auch, um das Mindestalter des Universums zu bestimmen. Schliesslich muss das Universum mindestens so alt sein wie die ältesten Objekte darin.

Heute kann man Kugelsternhaufen oder zumindest sehr ähnliche Objekte auch bei wechselwirkenden Galaxien offenbar in Zustand der Entstehung bzw. kurz danach beobachten. Zudem kennt man, zum Beispiel in der Grossen Magellanschen Wolke, junge Kugelsternhaufen.

Aus diesen Beobachtungen - alte Haufen um die Milchstrasse, junge in wechselwirkenden Galaxien - versucht man ein Verständnis dafür zu entwickeln, wie diese Gebilde entstanden sein können. Ob es etwa einen gemeinsamen Entstehungsmechanismus gibt, und vielleicht die galaktischen (zur Milchstrasse gehörenden) Haufen auch durch Wechselwirkung der Galaxis mit einer anderen Galaxie entstanden sind, oder ob es zwei verschiedene Entstehungsmechanismen gibt.

Verwunderlich ist, dass wir heute überhaupt noch alte Kugelsternhaufen nahe der Galaxis beobachten. Warum? Kugelsternhaufen sind kugelförmige Gebilde aus einigen hunderttausend bis einige Millionen Sternen. Zusammengehalten werden diese Objekte nur durch die Schwerkraft, die jeder einzelne Stern auf die anderen Haufenmitglieder ausübt. Da die Haufen sich nahe an der Galaxis bewegen und auch durch sie hindurch laufen, spüren sie Gezeitenkräfte (tidal forces). Diese Art von Wechselwirkung ist sehr stark von der Distanz abhängig: die Gezeitenkraft nimmt mit der dritten Potenz der Entfernung ab, das heisst, in der doppelten Entfernung ist die Kraft nur noch ein Achtel. Andersrum bedeutet das für ein ausgedehntes Objekt: die "Vorderseite" verspürt eine viel grössere Kraft als die "Rückseite". Wenn das Objekt kein Starrer Körper ist und seine Ausdehnung gross genug, wird es dadurch verformt oder zerrissen.

Die Haufen sind kompakt genug, um durch die Gezeitenkraft zerstört zu werden. Allerdings hängt viel davon ab, wo sie leben und, z. B. welche ursprüngliche Masse und Kompaktheit sie hatten: Flogen sie zu nahe am Bulge herum, waren sie zu massearm oder zu wenig kompakt, dann waren ihre Überlebenschancen klein. Vielleicht ist die Hälfte der urprünglich vorhandenen Kugelsternhaufen der Milchstrasse "verdampft".

Man kann versuchen, die Kugelsternhaufen um Galaxien zu benutzen, die Masse der Galaxien zu bestimmen. Dazu muss man ihr Geschwindigkeit bestimmen. Allerdings braucht man einige hundert, um eine einigermassen genaue Massenbestimmung durchführen zu können.

Bekannte Kugelsternhaufen sind M13 im Hercules (siehe Bild oben), Omega Centauri, 47 Tucanae und M92.

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