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KUGELSTERNHAUFEN
Blue Straggler und die Massensegregation
von Stefan Deiters
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25. Oktober 2006

Kugelsternhaufen sind die ältesten Bestandteile unserer Galaxie. Sie gelten unter Astronomen als ein ideales Laboratorium, da alle Sterne in ihnen das gleiche Alter haben. Zudem sind sie für Stellardynamiker interessant: Diese haben schon lange vermutet, dass sich Sterne in Kugelsternhaufen ihrer Masse entsprechend ordnen und zudem exotische Sternentypen entstehen. Genau dies beobachtete Hubble nun im Kugelsternhaufen 47 Tucanae.

47 Tucanae

Hubbles Blick auf das Zentrum von 47 Tucanae (rechts). Foto: VLT / ESO, R. Kotak und H. Boffin (ESO) (links), NASA, ESA und G. Meylan (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne) (rechts) [Großansicht]

Ein typischer Kugelsternhaufen besteht aus über Hunderttausend Sternen. Besonders im Inneren kann es da schon einmal eng werden: Würden wir uns im Zentrum eines Kugelsternhaufens befinden, gäbe es Tausende von Sternen, die uns näher wären als der sonnennächste Stern Alpha Centauri in 4,3 Lichtjahren Entfernung. Dass es dann schon einmal zu engen Begegnungen von Sternen und sogar zu Kollisionen kommt, ist verständlich.

Doch genau diese Begegnungen führen zu einem interessanten Effekt: Durch sie werden die Sterne in Kugelsternhaufen entsprechend ihrer Masse "sortiert": Massereiche Sterne sinken ins Zentrum, während massearme Sterne beschleunigt werden und in die Außenbereiche des Sternhaufens wandern. Astronomen nennen diesen Effekt Massensegregation.

Diese Massensegregation wurden von Theoretikern schon lange Zeit vermutet, doch ist die Beobachtung dieses Sachverhalts relativ schwierig: Das Gewimmel im Zentrum der Kugelsternhaufen macht die Datengewinnung zu einer sehr anspruchsvollen Aufgabe. Dank des hohen Auflösungsvermögens des Hubble-Weltraumteleskops ist es nun gelungen, die Bewegung von rund 15.000 Sternen in der Nähe des Zentrums des Kugelsternhaufen 47 Tucanae zu verfolgen, darunter eine Reihe von seltenen so genannten "Blue Stragglern". Dabei handelt es sich um einen Sternentyp, der vermutlich durch Kollision und Verschmelzung von zwei normalen Sternen entstanden ist.

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Die Geschwindigkeit dieser Blue Straggler stimmt mit den Vorhersagen der Theorie über Massensegregation überein: So zeigt etwa ein Vergleich der Geschwindigkeiten, dass diese Sterne, die im Schnitt doppelt so massereich sind wie normale Sterne, sich deutlich langsamer bewegen als die durchschnittlichen Sterne des Haufens.

Die Beobachtungen gelangen mit der Wide Field and Planetary Camera 2 und der neuen Advanced Camera for Surveys. Über sieben Jahre wurde Bilder des Zentralbereichs des Kugelsternhaufens gemacht und die Position von nahezu 130.000 Sternen in diesen Schnappschüssen exakt bestimmt. Über die Jahre ließen sich so auch kleinste Positionsänderungen der Sterne aufspüren. Exakte Geschwindigkeiten konnten von insgesamt 15.000 Sternen bestimmt werden - davon waren 23 Blue Straggler.

Die Beobachtungen sind die umfangreichste Sammlung von Sterngeschwindigkeiten in einem Sternhaufen unserer Milchstraße, die je vorgenommen wurde. Die Daten wurden auch dazu verwendet, um nach Anzeichen für ein Schwarzes Loch im Zentrum von 47 Tucanae zu suchen, das durch seine Anziehungskraft die Bewegung der Sterne beeinflusst. Die jetzt vorliegenden Daten schließen aber die Existenz eines sehr massereichen Schwarzen Lochs aus.

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Blue Straggler und Massensegregation in 47 Tucanae.  Diskutieren Sie mit anderen Lesern im astronews.com Forum.
Links im WWW
HubbleSite, Originalpressemitteilung des STScI
 
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