Kugelsternhaufen

[seeker]

Kugelsternhaufen kommen oft zahlreich im Halo der Galaxien vor.
Sie sind sehr dicht gepackt und recht klein.
Messier 3 beispielsweise hat einen Durchmesser von ca. 125 LJ und enthält etwa eine halbe Million Sterne.
Das wären dann im Mittel schon etwa 0,5 Sterne pro Kubik-Lichtjahr, recht viel also und im Zentrum sicherlich deutlich mehr als im Randbereich.
Kugelsternhaufen sind sehr sehr alt, z.T. nur wenig jünger als das Universum. Plantensysteme gibt es dort kaum, auch kaum Gas und Staub.
In ihnen entstehen deshalb auch normalerweise keine neuen Sterne mehr. Die Sterne dort sind meist Polulation II-Sterne und weisen eine geringe Metallizität auf.

Aber wo kommen sie eigentlich her, wie sind sie entstanden? Warum gibt es sie auch nach so langer Zeit noch?
Und warum sind sie eigentlich kugelförmig (entstanden?) und bleiben auch so? Warum verändern sie ihre Form nicht mit der Zeit zu einer Scheibe?
Warum sehen sie nicht wie "anständige" Galaxien und Sonnensysteme scheibenförmig aus? Rotieren Kugelsternhaufen nicht oder kaum im Gesamten, kann das sein?

Grüße
seeker

[gravi]

Bisher war mir das auch ziemlich schleierhaft - da musste ich selbst mal googeln.

Das hier scheint mir interessant und zutreffend zu sein:

http://scienceblogs.de/astrodicticum-si ... sen-rumms/

Gruß
gravi

[seeker]

Danke für den Link!
Ja, da steht einiges Lesenswertes.
Leider wird auch zugegeben, dass es noch viele offene Fragen gibt.
Und diese Geschichte mit den Galaxienkollisionen bringe ich leider nicht ganz zusammen. Kann das die ganze Wahrheit sein?
Ist es nicht so, dass man auch glaubt, dass sich aus Galaxienkollisionen elliptische Galaxien entwickeln?
In einer solchen leben wir aber nicht, dennoch hat die Milchstraße Kugelsternhaufen...

Und die andere Frage: Weiß jemand, ob Kugelsternhaufen rotieren? Haben sie in Summe, als Gesamtobjekt einen nennenswerten Drehimpuls (so wie die Milchstraße ja einen hat)?

Grüße
seeker

[Timm]

Weiß jemand, ob Kugelsternhaufen rotieren?

Ich nicht, aber das WEB.

http://www.mpe.mpg.de/5879328/News_20140507

[gravi]

Das ist ebenfalls ein interessanter Link!

Zur Galaxienentstehung: Man favorisiert ja das Bottom-Up- Modell, nach dem ja zunächst kleine Galaxien entstanden, die dann durch Materiezuwachs größer wurden. Das könnte durchaus durch Kollisionen stattfinden, ich finde es vorstellbar, dass nicht unbedingt bei der Verschmelzung kleiner Galaxien sofort elliptische entstehen müssen. Genau wissen tu ich's aber nicht...

Zudem erhebt sich noch die Frage: Ob diese Sonnen dort auch Planeten haben könnten? Wo es die ältesten Sterne in der Galaxis sind und sofern es dort Leben gibt, könnten dort sogar Superzivilisationen existieren (okay, ihr dürft sagen: Jetzt spinnt er ).

Gruß
gravi

[belgariath]

[...] Zudem erhebt sich noch die Frage: Ob diese Sonnen dort auch Planeten haben könnten? Wo es die ältesten Sterne in der Galaxis sind und sofern es dort Leben gibt, könnten dort sogar Superzivilisationen existieren (okay, ihr dürft sagen: Jetzt spinnt er ).
Gruß
gravi

Ja diese Frage ist sehr interessant.

[...] Kugelsternhaufen sind sehr sehr alt, z.T. nur wenig jünger als das Universum. Plantensysteme gibt es dort kaum, auch kaum Gas und Staub.
In ihnen entstehen deshalb auch normalerweise keine neuen Sterne mehr. Die Sterne dort sind meist Polulation II-Sterne und weisen eine geringe Metallizität auf.

Warum meist du gibt es dort kaum Planeten? Wegen dem hohen Alter des Kugelsternhaufens und der damaligen geringen Metallizität der protoplanetaren Materie?
In den ersten circa 1 Milliarde Jahren des Lebens eines Kugelsternhaufen muss es dort ja viele Metall erzeugende Supernovae gegeben haben. Aus deren Asche könnten doch jüngere Sterne mit Planeten entstanden sein.

Ich stelle mir gerade vor, wie der Nachthimmel eines Planeten aussehen muss, der um einen Stern kreist, der sich am der Milchstraße zugewandten Rand eines Kugelsternhaufens befindet, der im Halo der Milchstraße liegt. Das muss ziemlich krass aussehen: Auf der einen Seite ist wahrscheinlich fast die halbe Himmelskugel von der schwach erkennbaren Spirale der Milchstraße überzogen, die andere Seite der Himmelskugel ist unheimlich dicht von hellen Sternen durchsetzt.

[seeker]

@Timm: Danke für den Link!

Zudem erhebt sich noch die Frage: Ob diese Sonnen dort auch Planeten haben könnten?

Warum meist du gibt es dort kaum Planeten?

In der Richtung sieht es leider schlecht aus Leute.
Wegen dem hier:

Kugelsternhaufen bestehen im Allgemeinen aus hunderttausenden metallarmen Sternen. Solche Sterne findet man auch im Bulge von Spiralgalaxien, aber nicht in dieser Menge in einem Volumen von wenigen Kubikparsec. Kugelsternhaufen enthalten außerdem kein Gas und Staub, da hieraus bereits zuvor Sterne entstanden sind.

Obwohl Kugelsternhaufen viele Sterne enthalten können, sind sie kein geeigneter Ort für ein Planetensystem. Die Planetenbahnen sind instabil, da vorbeiziehende Sterne die Bahn stören. Ein Planet, der einen Stern im Abstand von einer Astronomischen Einheit umkreiste, würde in einem Kugelsternhaufen wie 47 Tucanae im Durchschnitt nur rund 100 Millionen Jahre überleben.

http://de.wikipedia.org/wiki/Kugelstern ... mensetzung

Zu den ständigen gravitativen Störungen wegen der hohen Sternendichte kommt ja dann noch hinzu, dass es sich bei den Sternen in Kugelsternhaufen um metallarme Population II-Sterne handelt. Wenn du fast nur Wasserstoff und Helium als Baustoff hast, dann kannst du allerhöchstens einen Gas-Planeten erhalten, würde ich meinen...
Nee, für ein "anständiges" Planetensystem brachst du einen Population I-Stern, der aus einer metallreichen Gas/Staubwolke entstanden ist (aus der sich dann auch Gesteinsplaneten bilden können) und der seine Ruhe vor vorbeiziehenden Nachbarsternen hat.

Grüße
seeker

[Skeltek]

Oder diverese noch unbekannte emergente Phänomene verändern die Wahrscheinlichkeit der Fusionsketten innerhalb von Kugelsternhaufen - würde ich jetzt zumindest nicht ausschließen.
Außerdem könnte(?) durch die erhöhte Kollisionswahrscheinlichkeit früher in der Sternentwicklung ein massereicher Wasserstoff-Helium-Stern mit einem dort normal nicht vorkommenden schwereren Element "geimpft" worden sein, was dann zu exotischen, normalerweise niemals stattfindenden und in normalen "Sternmischungen" nicht vorkommenden Fusionsketten führen könnte.
Stellt euch vor: Ein reiner Wasserstoff-Helium-Stern fängt sein Leben bereits mit einem gigantischen Platinball in der Mitte an...

Was ich sagen wollte ist, daß man schwerere Elemente für Planetenbildung in Kugelsternhaufen nicht völlig ausschließen sollte, ob das notwendige Material aber dann genug Zeit hat sich zusammenzuballen bevor die nächste "Störung" kommt wäre eine andere Frage...

[belgariath]

Bei 100000 Sternen oder so sollte es ja auch welche geben, die in großem Abstand auf einer Bahn mit geringer Exzentrizität um den Haufen kreisen. Solche Sterne (mit ihren möglicherweise existierenden Planeten) erfahren dann weniger/kaum Kollisionen oder gravitative Störungen.

Dass es in den Kugelsternhaufen heute wenig bis kein Gas und Staub mehr gibt, ist für mich kein Grund dafür, dass nicht vor mehreren Milliarden Jahren Planeten im Haufen entstanden sind, von denen im Außenbereich des Haufens ein Teil bis heute überlebt hat. Denn ich sehe keinen Grund, warum es zu keiner Zeit metallhaltige Gase gegeben haben soll. Denn das würde bedeuten, dass seit der Sternentstehungsphase im Haufen noch kein Stern sein Leben beendet hat. Das würde wiederum nur möglich sein, wenn bei der Sternentstehungsphase nur ausschließlich massearme Sterne entstanden wären. Das erscheint mir unwahrscheinlich. Oder bevorzugt Sternentstehung aus metallarmem Gas massearme Sterne?

[gravi]

Ich muss seeker schon recht geben - die Existenz von Planeten dort ist nicht gerade wahrscheinlich (eben aufgrund des hohen Alters).
Aber: Wenn es zutrifft, dass die Kugeln durch Kollision kleinerer Galaxien entstanden, dann könnten diese Sterne ja dabei schon existiert haben, bei der Kollision aber Planeten oder Materie dazu eingefangen haben. Doch das ist wohl eher an den Haaren herbeigezogen.

Man darf ja auch nicht unter den Tisch fallen lassen, dass die Bewegungen der Sterne in einem solchen Haufen ziemlich chaotisch sind, wer möchte da schon als Planet umherirren...

Gruß
gravi

[Marcel]

Guten morgen an alle
Meiner Meinung nach, wird es in einem Kugelsternhaufen keine Planeten geben. Einen Einfachen Grund:
Haben wir zwei Sonnen, können wir deren gravitative Wirkung relativ exakt bestimmen. Mit Einstein oder Newton, je nachdem, wie weit der Leser sich damit auskennt. Wir nehmen mal an, die Anfang eines Kugelsternhaufens habe mal mit zwei Sonnen angefangen. Diese können umeinander rotieren (ist häufig bei einem Doppelsternsystem, soweit ich weiß.) Sobald nun die dritte Sonne, mit einem Planetensystem, kommt. Wird diese von den Gravitativen Eigenschaften beeinflusst. An dieser stelle wird es auch schon sehr Komplex die Ursache-Wirkungs-Relation mathematisch darzustellen. Ich versuch es mal anschaulich zu machen: Mit Einstein wären hier drei "Beulen" im Raum, diese würden sich je nach Ort unterschiedlich beeinflussen. Nehmen wir an dieser Stelle einmal an, dass bereits vorher Gravitationswellen aufgetreten sind, so kommt nun in das Wellenmuster ein Störfaktor, der dritte Stern. Es tritt ein ganz neues Wellenmuster ein, dass sich wohl nur Chaostheoretisch beschreiben lässt ^^ Alle Planeten, die ja im vergleich sehr Leicht sind, werden dann von diesen Wellen beeinflusst und "hin und her gewirbelt". Dadurch werden sie z.T weggeschleudert oder näher an die Sterne gebracht oder kollidieren auf ihren gewohnten Bahnen bereits mit den anderen Sternen.
So könnte es natürlich auch sein, dass die Population II Sterne (ich hatte die jetzt mal vorausgesetzt ^^) einen Metalleren Kern erhalten, da die schweren Stoffe der Planeten ja ins innere der Sonne vordringen. Somit verstärkt sich die Gravitativeeinwirkung weniger Sterne, wodurch noch mehr Sterne eingefangen werden können. Sollte eine gewisse Anzahl an Planeten mit gekommen sein, werden die "anfangs Sonnen" irgendwann die schwersten Sonnen sein, solange sie nicht von schwereren "aufgemischt" werden usw..(Ihr seht, es kommen immer mehr Einflüsse mit, was die ganze Sache unglaublich komplex gestaltet.). Die Quintessenz, was ich ausdrücken wollte ist nun, dass Planeten, die mit anderen Sternen in den Bereich kommen, einfach durch die Gravitationswellen komplett aus den Bahnen geworfen werden, und dann verschlungen werden. Ich lehne mich mal aus dem Fenster und behaupte, dass wenn ein Sternenhaufen lange genug existiert, dass sich in der Mitte eines solchen ein SL bilden wird. Vielleicht, hat man ähnliches schon beobachtet? Weiß ich grade nicht
So ich befürchte das war jetzt ein bisschen unverständlich. Ist ein nicht ganz einfaches Thema, wenn man hier deterministisch dran gehen möchte

[seeker]

Ich habe das nochmal durchdacht.
Also Gasplaneten kann es m. E. in Kugelsternhaufen schon jede Menge geben, nur werden das i.d.R. halt Irrläufer sein, weil langfristig stabile Planetensysteme halt unwahrscheinlich sind.
Seltene Ausnahmen kann es dabei natürlich immer geben.
Man hat ja auch schon Planeten in Kugelsternhaufen nachgewiesen.
Siehe z.B. hier:
http://www.astronews.com/news/artikel/2 ... -009.shtml
Und es ist ein Gasplanet... wen wunderts?

Und ja, 2, 3 stabile Planetensysteme könnte es im Randbereich eines solchen Sternhaufens auch geben, wer weiß?


Was mich aber immer noch etwas wundert ist die Kugelform. Eine Kugelform ist in dem Bereich ja eher etwas Sonderbares.
Es ist ja so: Eine solche Kugelform kann nur dann stabil sein, wenn die Bahnen der darin umherschwirrenden Massen mehr oder minder zufällig/gleichmäßig in alle Raumrichtungen verteilt sind.
D.h.: Der Gesamtdrehimpuls des Sternhaufens muss in etwa Null sein. Bei geringem Gesamtdrehimpuls sehen wir dann eine geringe Abflachung, was ja auch mit dem Link, den Timm gesetzt hat, gut zusammengeht.

Mein Verständnisproblem dabei ist dieses:
Wenn man sich vorstellt, dass so ein Sternhaufen aus einer kollabierenden Gaswolke entstanden ist, dann haben wir bei so etwas den Pirouetteneffekt zu berücksichtigen: Wolke dreht zu Beginn sehr langsam, zieht sich dann zusammen (wobei dann auch die Sterne entstehen) und dreht dann schneller. Drehimpulserhaltung...

D.h.: Wenn so ein Sternhaufen heute nicht oder nur sehr langsam dreht und deshalb Kugelform hat, dann müsste auch schon die ürsprüngliche Wolke einen Drehimpuls von praktisch Null besessen haben und auch schon halbwegs kugelförmig gewesen sein.
OK, das kann einmal zufällig vorkommen... aber gleich über 150-mal allein im Halo unserer Milchstraße? Das kann kein Zufall mehr sein!
Warum also?? Waren diese Gaswolken so alt, dass diese kollabierenden Gaswolken im Uruniversum noch keine Zeit hatten per Drehimpulsaustauch mit anderen Gaswolken in Rotation zu geraten? Ist das ein empirischer Hinweis, dass der Gesamtdrehimpuls des Universums tatsächlich gleich Null ist?

Eine weitere Möglichkeit wäre, dass die Kugelsternhaufen anfangs noch Gesamt-Drehimpuls besitzen und diesen dann in ihrer Entwicklung irgendwie loswerden, aber wie??
Und noch eine weitere Möglichkeit wäre, dass in der Frühzeit sehr viel mehr Kugelsternhaufen entstanden sind und nur die kugelförmigen bis heute überlebten, aber warum??

Grüße
seeker

[seeker]

@Marcel:
Das mit den Gravitationswellen erscheint mir zu weit hergeholt. Man darf auch nicht Stärke, Reichweite, Wirkung, Art der Wirkung und Auftrittshäufigkeit dieser Wellen überschätzen.
Kugelsternhaufen sind auch nicht durch Einfang immer weiterer Sonnen entstanden. Die Sonnen darin müssen gemeinsam entstanden sein, denn sie sind alle gleich alt und bestehen aus alten, roten Sternen.
Und ob nun Sterne einen Metallkern haben oder nicht spielt für gravitative Wirkungen nicht die erste Geige. Wichtig ist für ihre Gravitation die Masse, also die Größe - und die setzt sich bei praktisch allen noch fusions-aktiven Sternen (gleich wie metallreich) zum allergrößten Teil aus Wasserstoff und Helium zusammen. D.h.: Die Masse eines nicht-ausgebrannten Sterns besteht aus diesen beiden, den Rest kannst du vernachlässigen. Und Sternkollisionen sind außerordentlich selten, auch in Kugelsternhaufen.
SL vermutet man allerdings im Zentrum einiger Kugelsternhaufen.

Grüße
seeker

[Marcel]

@Seeker
Wenn du aber viele Sender von Gravitationswellen hast, dann hast du ja auch mehr ^^
Okay bei der Entstehung hab ich wohl nicht aufgepasst. Aber Faktum ist es ähnlich, da ein solcher Haufen viel aus der Umgebung anzieht, auch wenn vorher nur die Sterne entstanden sind
Jaja die Gravitation ist abhängig von der Masse. Saugt der Stern nun Planeten in sich, wird er auch gleichzeitig schwerer ^^ Da die Gravitativewirkung Kugelförmig wirkt, wird dann irgendwann in der Mitte ein schwerer Stern / SL sein.

[belgariath]

Die Lage bleibt weiterhin ungewiss:

astronews.de schreibt:

Kugelsternhaufen gehören mit zu den ältesten Bestandteilen der Milchstraße, galten aber bislang nicht als vielversprechende Ziele für die Suche nach Planeten oder gar nach außerirdischen Zivilisationen. Zwei Astronomen sind da allerdings weniger pessimistisch und halten die Haufen sogar für die besten Ziele in der Milchstraße, um nach fortschrittlichen Zivilisationen zu fahnden.

http://www.astronews.com/news/artikel/2 ... -006.shtml

[gravi]

Ja, das hatte ich auch gelesen. Das Problem dabei ist nur, dass die sehr weit entfernt sind und die Suche nach Planeten deshalb nicht einfach sein dürfte.

Gruß
gravi

[seeker]

Danke für den Link! Das ist interessant.

Gruß
seeker