Kugelsternhaufen

die einfachsten Sternsysteme

Farben, Helligkeit und Alter der Sterne

Max Camenzind – Akademie Heidelberg – Sept. 2015

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Sternhaufen

Offene Sternhaufen: • enthalten 10 - 1000 Sterne • lohse Strukturen • mit Scheibe assoziiert

Kugelsternhaufen: • 1000 - 1 Million Sterne • zentral konzentriert (Core)

• Einfache Sternpopulationen: Sterne sind wahrscheinlich alle zur

selben Zeit geboren; haben gleiches Alter und chemische Zusammensetzung

~ 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

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arXiv:1311.2054

RR Lyrae

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.

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(m

– M

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arXiv:1311.2054

(m-M) = 5 log(d/10 pc) d = 10 kpc

MV(RR)=(0.58--0.68)+0.28−0.31 at [Fe/H]=--1.6.

Normierung:

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)

Absolute

Magnitude

Farbe

Heller

Weniger hell

Blau Rot

Color-magnitude diagram synthesized from several low-metallicity globular

clusters and compared with theoretical isochrones (W.Harris, 2000)

Hot, blue cold, red

Farben-Helligkeits-Diagramm für GCs

H

Hauptreihe

• Sterne mit M

so groß, dass

nukleare

Entwicklung

in Hubble-

Zeit beendet

• Keine neue

Sternbildung

in Kugel-

sternhaufen

Color-magnitude diagram synthesized from several low-metallicity globular

clusters and compared with theoretical isochrones (W.Harris, 2000) [Raffelt]

Hot, blue cold, red

H

Hauptreihe

H

He

Rote Riesen

H

He

C

O

Asymptotischer Riesen-Ast AGB

H

He

Horizontal-Ast

C

O Weiße

Zwerge

Farben-Helligkeits-Diagramm für GCs

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

HB

RGB

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

Camenzind 2015

4000 K

10.000 K

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 ?

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

s ~ 30 km/s