 1.9
Typen der Sternhaufen
Die Astronomen unterscheiden
zwei Arten von Sternhaufen, das sind die Offenen Sternhaufen
sowie die Kugelsternhaufen. Bei beiden liegt eine größere
Anzahl von Sonnen vor, die sich zu ähnlicher Zeit an einem
ähnlichem Ort gebildet haben. Ihr wesentlicher Unterschied
liegt in der Anzahl der Sterne und vor allen Dingen in der durch
Gravitation bedingten Bindung der Sterne untereinander.
Offene
Sternhaufen
Sie stellen, gemessen an der
Anzahl der Sterne in Kugelsternhaufen, mit einigen zehn bis zu
einigen hundert Sonnen relativ schüttere Ansammlungen dar.
Die Sonnen eines Offenen Sternhaufens bildeten sich in einer
gemeinsamen Nebelwolke und das Alter ihrer Mitglieder ist damit
auf einen ähnlichen Zeitraum begrenzt. Da der Vorgang der
Neubildung von Sternen im Weltall nicht abgeschlossen ist, gibt
es astronomisch alte, wie sehr junge Offene Sternhaufen. Die
einzelnen Sonnen sind bei diesen Sternansammlungen genügend
weit voneinander entfernt, so dass Bindungen durch die
Schwerkraft zwischen den Sonnen geringfügig sind. Sie können
zwar eine gemeinsame Vorzugsrichtung bei ihrer Wanderschaft durch
eine Galaxie besitzen, die einzelnen Mitglieder sind dabei aber
frei, eigene Bahnen, je nach Ausgangsimpuls bei der Entstehung,
oder durch die Begegnung mit anderen Sternen zu nehmen.
Kugelsternhaufen
Im Jahr 2006 sind im Bereich
der Milchstraße etwa 150 Kugelsternhaufen bekannt. Sie
befinden sich in deren Halo, einer kugelartigen Hülle um den
Bereich des galaktischen Zentrums.
Auch bei den Kugelsternhaufen
besitzen die Mitgliedssonnen ein ähnliches Alter und sind
somit zu einer ähnlichen Zeit entstanden. Allerdings
besitzen sie untereinander eine starke durch
Massenanziehungskräfte hervorgerufene Bindung. Das bedeutet,
die Sterne ziehen sich gegenseitig an und nur die Dynamik ihrer
Bewegungen verhindert, dass alle Sterne einen großen
'Klumpen' bilden. Die Anzahl der Mitglieder eines
Kugelsternhaufens beträgt einige hunderttausend bis hin zu
einigen Millionen Sonnen. Die Dichte der Sterne wird zum Zentrum
des Kugelsternhaufens hin immer größer und kann hier
einige hundert Sterne pro Kubiklichtjahr betragen. Dabei ist es
verwunderlich, dass Zusammenstöße zwischen den
einzelnen Sternen relativ selten vorkommen. Die Astronomen
sprechen von einem Zusammenstoß alle 10.000 Jahre.
Vermutlich entstehen hierbei die sogenannten blue straggler
Sterne (blaue Nachzügler-Sterne), die durch ihr blaues Licht
ein jüngeres Alter vorgaukeln, als es die anderen Sterne des
Sternhaufens besitzen. Man vermutet, dass sie durch den
Zusammenstoß und die Verschmelzung zweier Sterne entstehen.
Durch die Vergrößerung der Masse und dem daraus
resultierenden, erhöhten Druck, könnte der gemeinsame
Brennstoffvorrat wieder eine Zeit lang, wie bei einem jungen
Stern, fusionieren. Dass es sich tatsächlich um junge Sterne
handelt glaubt man nicht, da interstellares Wasserstoffgas in den
Kugelsternhaufen unserer Milchstraße kaum noch vorkommt.
Das mittlere Alter der Sterne
von Kugelsternhaufen innerhalb der Milchstraße ist hoch.
Sie zählen mit typischerweise 10 bis 13 Milliarden Jahren zu
den ältesten Sternen unserer Galaxie. Damit sind sie etwa
halb so alt wie das Universum selber und nur um wenige Jahre
jünger als die Milchstraße. Sie müssen also mit
ihr entstanden sein. Um dieses Alter zu erreichen, müssen
die Sterne der Kugelsternhaufen im Durchschnitt weniger Masse
besitzen als die Sonne, denn große Sterne brennen zu
schnell nieder. Rote Riesensterne sind dem entsprechend in
Kugelsternhaufen selten anzutreffen. Aus diesem Alter ist
ebenfalls erklärbar, dass die Sterne der meisten
Kugelsternhaufen keine Spektrallinien von schweren Elementen
zeigen. Das ist einleuchtend wenn man weiß, dass schwere
Elemente, oder Metalle wie die Astronomen sagen, erst in großen
Sternen, aus dem Ur-Wasserstoff des Alls, 'erbrütet' werden
müssen. Erst nachdem diese Sterne durch eine
Supernovaexplosionen wieder vergangen sind, können
nachfolgende Sterne auch über diese Elemente verfügen.
Wegen ihres Alters, das fast dem der Milchstraße
entspricht, kann es in den Kugelsternhaufen aber kaum
vorhergehenden Sterne gegeben haben.
Allerdings gibt es von dieser
Regel, auch bei den Kugelsternhaufen der Milchstraße,
Ausnahmen. Mit der Erklärung für die Herkunft dieser
metallreichen Kugelsternhaufen, tun sich die Astrophysiker
schwer.
Eine weiteres
Beobachtungsresultat sagt aus, dass es in Kugelsternhaufen
auffallend mehr Röntgenquellen als in dem Rest der
Milchstraße gibt. Solche Quellen entstehen wenn Material
zwischen zwei engen Sternen, oder von einem Stern zu einem
Neutronenstern oder einem Schwarzen Loch fließt.
Möglicherweise liegt der Grund für die Anzahl solcher
Strukturen ebenfalls in der Packungsdichte der Sterne.
Im Bereich der Milchstraße
wurden bisher um die 150 Kugelsternhaufen gefunden. Sie umrunden
die Galaxie nicht auf der Hautebene sondern bilden mit ihren
Umlaufbahnen eine annähernd kugelförmige Hülle,
ein Halo, um den Kern der Galaxie. Ihre Abstände zum
Mittelpunkt der Milchstraße sind dabei in der Regel nicht
viel größer, als die der Sonne zum galaktischen
Zentrum. So müssen die Kugelsternhaufen bei ihrer Umrundung
der Milchstraße auch immer wieder die galaktische Ebene
durchfliegen, wobei sie von den Staubwolken dieser Ebene verdeckt
werden. Es ist also anzunehmen, dass es weitere Kugelsternhaufen
im Raum um die Milchstraße gibt.
Kugelsternhaufen anderer
Galaxien müssen sich nicht an die Spielregeln derer in der
Milchstraße halten. So hat man inzwischen in elliptischen
Galaxien, die regelmäßig mehr Kugelsternhaufen
beherbergen als Spiralgalaxien, auch solche gefunden, die aus
jungen Sternen bestehen. Diese sind vermutlich bei der Kollision
oder Verschmelzung der Galaxie mit einer zweiten entstanden.
Hierbei setzt in aller Regel eine heftige Neubildung von Sternen
ein, bei der, wie man nun weiß, auch neue Kugelsternhaufen
entstehen können.
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