Kugelsternhaufen

Kugelsternhaufen gehören zu den ältesten Objekten der Milchstraße, ihre „Lebenserwartung” beträgt über 10 Milliarden Jahre.

Kugelsternhaufen sind gravitativ an ihre Galaxie gebunden.
Kugelsternhaufen bewegen sich in einem Halo um die galaktische Scheibe, wobei die Umlaufbahnen um das Milchstraßenzentrum nicht unbedingt der Hauptdrehrichtung der Galaxie folgen.
Zu unserer Galaxie gehören um die 200 Kugelsternhaufen, von denen sich die meisten auf sehr exzentrischen Bahnen bewegen, die sie weit von der Milchstraße wegführen. Auch andere Galaxien besitzen natürlich einen Schwarm von Kugelsternhaufen, in einigen Fällen - beispielsweise bei M87 - konnten sogar einige tausend dieser Objekte nachgewiesen werden! Unser Nachbar M31 dürfte um die 450 Kugelsternhaufen besitzen.

• Durch die große Anzahl von Sternen sind Kugelsternhaufen stabile Gebilde, denn durch die hohen Anziehungskräfte im Haufen, benötigt ein Stern eine große Eigengeschwindigkeit (Fluchtgeschwindigkeit), um den Sternhaufen verlassen zu können.
• Die meisten bestehen aus alten Sternen (15 Milliarden Jahren), in deren Spektren es keine Linien von schwereren Elementen gibt.
• Ihre Sterne sind klein und damit langlebig.

Kugelsternhaufen müssen auch aufgrund ihrer Entstehungstheorie alt sein: Die Wasserstoffwolke, aus der sich die Galaxie bildete, war vor Einsetzten der Rotation noch kugelförmig. So konnten sich Kugelsternhaufen ober- und unterhalb der heutigen Scheibe bilden. Die Wolke kontrahierte, die Rotation setzte ein und die Wasserstoffwolken wurden durch entstehende Gravitationswellen in der Scheibe konzentriert. Die Sternentstehung im Halo war damit beendet.
Da die Wasserstoffwolken sich um die galaktischen Scheibe und in ihrer näheren Umgebung gruppieren, fehlt im Bereich des Halos der Nachschub an Wasserstoff zur Bildung neuer, junger Sterne. Daher findet man hier nur Sterne, die beinahe so alt sind wie die Milchstraße. Es handelt sich dabei um vergleichsweise massearme Sterne da die massereicheren Sterne nach relativ kurzer Brenndauer bereits erloschen sind.
Es gibt jedoch Ausnahmen:
Im Kugelsternhaufen M30 wurden extrem heiße und massereiche Sterne entdeckt. Sie werden als Blaue Nachzügler oder mit dem englischer Terminus: Blue Straggler bezeichnet. Diese Sterne können nicht durch den normalen Entwicklungsprozess entstanden sein, denn sie würden nach der Theorie durch den damit verbundenen Sternenwind zuviel Masse verlieren. Daher nimmt man an, dass sie durch einen anderen Prozess entstanden sind.
Als Nachzügler bezeichnet man sie, da sie nicht in das Schema der Kugelsternhaufen zu passen scheinen: Sie scheinen als massereiche, blaue Sterne deutlich jünger als die anderen. Im Hertzsprung-Russell-Diagramm eines Kugelsternhaufens erscheinen sie als blaue Sterne jenseits des Abknickpunktes der Hauptreihe (Altersbestimmung). Das bedeutet, dass diese Sterne nachträglich entstanden sein müssen, da sich ursprüngliche Sterne in diesem Bereich längst von der Hauptreihe weg zu Riesensternen weiterentwickelt haben.
Das Vorkommen von blauen Nachzüglern in Kugelsternhaufen führte zu der Theorie, dass diese durch Sternkollisionen in den Zentren der Kugelsternhaufen vorkommen können. Ein zweiter Entstehungsprozess kann mit engen Doppelsternsystemen erklärt werden. Dort kann ein Riesenstern Materie zu einem Zwergstern-Partner abgeben, der diese sammelt und somit sich langsam selber zum O – B – Riesenstern entwickelt.  

Kugelsternhaufen können bis zu einer Million Sterne enthalten. Die Sterne stehen zum Zentrum des Haufens hin dichter, was oft schon im Fernrohr erkennbar ist. Im Feldstecher können oft die äußeren Regionen aufgelöst werden.

Da das Sonnensystem eher am Rande der Milchstraße liegt, ist durch unsere Beobachtungsperspektive die Verteilung der Kugelsternhaufen am Himmel ungleichmäßig: Wir sehen die meisten am südlichen Sternhimmel, eine besonders hohe Dichte weist das Gebiet des Sternbildes Schütze auf, wo von uns aus gesehen das Zentrum der Milchstraße liegt.

Zwei Populationen von Kugelsternhaufen
Der Astronom Pieter Oosterhoff hat eine weitere Population von Kugelsternhaufen gefunden, bei denen die Sterne einen, wenn auch nur geringen, Anteil schwerer Elemente enthalten. Diese Art von Kugelsternhaufen kommt im Bereich des Milchstraßensystems nur in einem Raum nahe des galaktischen Zentrums vor.
Auch im Raum um andere Galaxien werden diese beiden Populationen von Kugelsternhaufen oft beobachtet. Wie es zu diesen Unterschieden kommt, ist bislang noch nicht geklärt

Bekannte Objekte:
Der hellste Kugelsternhaufen des Sternhimmels ist Omega Centauri (NGC 5139) im Sternbild Zentaur mit einer Gesamthelligkeit von 3,7mag. Der zweithellste ist 47 Tucanae (NGC 104) im Sternbild Tukan mit einer Gesamthelligkeit von 4,0mag (siehe Kleine Magellanische Wolke). Beide Kugelsternhaufen stehen am südlichen Sternhimmel.
Ein heller Kugelsternhaufen am Nordhimmel ist der 5,8mag helle M 13 im Sternbild Herkules.

Als ein Beispiel hier Omega Centauri

Klassifizierung von Kugelsternhaufen

Typen nach Shapley
Abnehmende Konzentration von I bis XII