www.vds-astro.de ISSN 1615-0880 IV/2010 Nr. 35 Zeitschrift der Vereinigung der Sternfreunde e.V.
Schwerpunktthema Kugelsternhaufen Klein, rund und plump! Die Botschaft von den Grundlagen der JPG-Foto- Seite 54 Sternen metrie Seite 87 Seite 111 [email protected] • www.astro-shop.com Tel.: 040/5114348 • Fax: 040/5114594 Eiffestr. 426 • 20537 Hamburg
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Liebe Mitglieder, liebe Sternfreunde,
das neue VdS-Journal für Astronomie Sollte uns das Glück vergönnt sein, ei- hält wieder haufenweise neue Nachrich- nen „goldenen Oktober“ zu erleben – wie ten aus der Astronomie für Sie bereit. wäre es einmal damit, ein Teleskoptref- Speziell zu diesem Heft könnte man so- fen zu besuchen? Oder der „Bochumer gar sagen: kugelhaufenweise neue Nach- Herbsttagung“ mit vielen interessanten richten, denn das Schwerpunkt thema Vorträgen beizuwohnen (kann man auch lautet diesmal „Kugelsternhaufen“. Beim bei schlechtem Wetter!)? Der Terminka- Stichwort Kugelsternhaufen denkt jeder lender auf der VdS-Homepage www.vds- sofort an M 13, M 92, Omega Centauri … astro.de nennt übrigens alle Treffen, Se- aber dann? Mich selbst hat es überrascht, minare, Vorträge und Messen – schauen wie viel Neues unser Schwerpunktthema Sie doch einmal rein. zu den Kugelsternhaufen zu bieten hat – seien Sie gespannt auf eine sehr informa- Das Jahr 2010 geht astronomisch am tive Lektüre. 21. Dezember mit einer totalen Mond- finsternis seinem Ende entgegen. Diese Wenn Sie dieses Heft in Händen halten, Finsternis findet in den Morgenstunden ist der Sommer vergangen. Das hat für statt, wenn der Vollmond bereits seinem Unser Titelbild: uns Hobbyastronomen einen Vor- und Untergang in westlicher Richtung ent- einen Nachteil. Der Vorteil: Die Nächte gegen strebt. Man kann nur den Eintritt In der südlichen Krone liegt die sind endlich wieder länger; der Nach- des Mondes in den Kernschatten sehen, ausgedehnte Dunkelwolke Bernes teil: Das Wetter stimmt uns zunehmend zu Beginn der totalen Verfinsterung wird 157. An ihrem westlichen Ende auf den Winter ein. Am Herbst- und der Mond schon untergegangen sein. befindet sich der strähnige Refle- Winterhimmel ist Jupiter der strahlende xionsnebel NGC 6726-7 mit dem Planet am Nachthimmel. Nachdem sich Das nächste VdS-Journal für Astronomie keilförmigen, gelblichen Anhängsel der Riesenplanet mehrere Jahre in den wird Sie Ende des Jahres erreichen. Das NGC 6729. NGC 6726-7 geht süd- südlichen Bereichen der Ekliptik aufge- Schwerpunktthema für diese Ausgabe westlich in IC 4812 über, ebenfalls halten hat, nimmt er nun Anlauf, den lautet: „Astronomie in Gruppen und Ver- ein blauer Reflexionsnebel. Nord- Himmelsäquator in nördlicher Richtung einen“. westlich davon, jenseits des hell zu überqueren. Am 21. September hat leuchtenden Molekülwolkenrandes, er seine diesjährige Oppositionsstellung Allzeit klaren Himmel und viele span- erkennt man den 7 mag hellen und im Sternbild Fische eingenommen. Wer nende Sternstunden wünscht Ihnen 28.000 Lj entfernten Kugelstern- Jupiter mit einem Fernglas ins Visier haufen NGC 6723, der noch zum nimmt, wird auch Uranus sehen; die Gas- südlichen Schützen gehört. planeten ziehen in diesem Jahr ihre Bahn gemeinsam am Himmel. Sven Melchert Dieter Willasch fotografierte diese Region am 4. Mai 2009 von Somer- set West (Südafrika). Norden ist oben. Aufnahmeteleskop war ein Refraktor TMB 130 f/6 mit Bildfeld- ebnungslinse. Mit einer CCD- Kamera SBIG STL-11000M wurde in Ein Schwerpunktthema für alle R, G und B jeweils 3 x 10 min ohne Binning belichtet, dabei kam der Schreiben Sie für das VdS-Journal Ausgabe 37, denn hier lautet das Filtersatz Astrodon True Balance Thema „Astronomische Erlebnisse“. Welches Ereignis hat Sie in Ihrem RGB plus Filterrad CFW 5 zum Leben am meisten beeindruckt? Wir freuen uns auf Ihren Artikel, ger- Einsatz. ne mit einigen Bildern, den Sie einfach per E-Mail einsenden können an [email protected]; oder per Post an die Adresse der Mehr über Kugelsternhaufen im Geschäftsstelle. Einsendeschluss ist der 1. November 2010. Schwerpunktthema dieses Heftes.
VdS-Journal Nr. 35 2 Inhalt
SCHWERPUNKTTHEMA Das System der galaktischen Kugelsternhaufen 8 ATMOSPHÄRISCHE ERSCHEINUNGEN Staubtrübung durch Vulkan- ausbruch in Island 71
JUGENDARBEIT Sibirien Abenteuer Tour 2010 95
1 EDITORIAL 54 Klein, rund und plump! 2 INHALTSVERZEICHNIS 58 AM 4 – „Astro-Krimi“ mit einem Kugelsternhaufen Veränderliche in M 5 NACH REDAKTIONSSCHLUSS 60 64 Eine Datenbank zu Kugelsternhaufen 4 VdS aktuell
5 Die Sonnenfinsternis vom 11. Juli 2010 FACHGRUPPENBEITRÄGE SCHWERPUNKTTHEMA: AMATEURTELESKOPE/SELBSTBAU KUGELSTERNHAUFEN 65 Erfahrungsbericht Celestron Edge HD 1100 6 Kugelsternhaufen – die „Senioren“ der Galaxis ASTROFOTOGRAFIE 68 Neues aus der Fachgruppe Astrofotografie 6 Das System der galaktischen Kugelsternhaufen 69 Astrofotografie für den Einsteiger – aktuelle Bilder 12 Das Erscheinungsbild der Kugelsternhaufen – aus dem Fachgruppenarchiv Fakten für Beobachter und Fotografen ATMOSPHÄRISCHE ERSCHEINUNGEN 18 Kugelsternhaufen – von nah bis fern, 71 Staubtrübung durch Vulkanausbruch in Island von klein bis groß DEEP SKY 22 Galerie der Kugelsternhaufen 76 Aus der Fachgruppenarbeit 32 Einfluss von Öffnung und Vergrößerung bei der Das Deep-Sky-Treffen 2010 in Bebra visuellen Beobachtung von Kugelsternhaufen 76 am Beispiel M 15 78 2 Objekte – 2.000 Beobachter 35 Klassiker unter den Kugelsternhaufen 79 Visuelles Deep-Sky-Beobachtungsprojekt: Planetarische Nebel am Winterhimmel 42 Fachgruppenprojekt: Kugelsternhaufen- beobachtungen 80 Visuelles Deep-Sky-Beobachtungsprojekt: M 33 44 Der Pal 2-Kugelsternhaufen im Sternbild Fuhrmann 85 NGC 7217, eine helle Galaxie im Pegasus 45 Das Wolf-Lundmark-Melotte-System und der GESCHICHTE Kugelsternhaufen WLM-1 87 Neues aus der Fachgruppe „Geschichte der Astronomie“ 48 Dem „intergalaktischen Wanderer“ auf der Spur 87 Die Botschaft von den Sternen – Galilei und 51 Die Terzan-Kugelsternhaufen 400 Jahre „Sidereus Nuncius“
91 Galileis Monde VdS-Journal Nr. 35 Inhalt 3
KOMETEN 29P – der Ausbruchkünstler 100
VDS VOR ORT Besuch des Observatoriums in Tautenburg 120
VDS-NACHRICHTEN Fernsteuerbare Teleskope für Schulen 115
JUGENDARBEIT VDS-NOSTALGIE 92 VEGA – Internationales Programm für Jugendliche 119 Das waren noch Zeiten 95 Sibirien Abenteuer Tour 2010 VDS VOR ORT / PORTRAIT 120 Besuch des Observatoriums in Tautenburg – ein KLEINE PLANETEN Bericht aus der Sicht eines visuellen Beobachters 96 Erste Kleinplaneten-Entdeckungen auf B86 Hagen SERVICE 99 Kosmische Begegnungen 123 Himmelsvorschau Oktober – Dezember 2010 KOMETEN 126 M wie Messier 100 29P/Schwassmann-Wachmann – der Ausbruchs- künstler 129 Vorschau auf beobachtbare Maxima und Minima Veränderlicher Sterne PLANETEN 102 Staubsturm über der nördlichen Polkappe des BEOBACHTERFORUM Planeten Mars am 1. Februar 2010 129 Partielle Mondfinsternis an Silvester 103 Saturn im Frühjahr 2010 130 Stimmungsaufnahme des abnehmenden Mondes in den Bergen SPEKTROSKOPIE 105 HeI6678-Emissionsaktivität im Be-Stern • Cas 130 Doppelsternmessungen mit „lucky imaging“
STERNBEDECKUNGEN REZENSIONEN 107 Jupiter bedeckt 45 Cap 133 Pfadfinder für Außerirdische 108 ESOP XXVIII in Niepolomice/Polen 134 Der Mond für Einsteiger und „alte Hasen“ VERÄNDERLICHE 134 Die Messier-Objekte 109 ES Aquilae wird im Ausbruch dunkler VORSCHAU 111 Grundlagen zur Fotometrie mit JPG-Bildern (Teil 1) 135 Vorschau auf astronomische Veranstaltungen VDS-NACHRICHTEN 115 Wir begrüßen neue Mitglieder 116 Fernsteuerbare Teleskope für Schulen 116 Die Bochumer Herbsttagung der Amateurastronomie HINWEISE (BoHeTa) 82 Impressum 118 Nachrichten aus dem Vorstand 53 Inserentenverzeichnis ZUM SCHMUNZELN 118 Millimeter oder Zoll? 136 Autorenverzeichnis
VdS-Journal Nr. 35 4 Nach Redaktionsschluss
VdSVdS aktuellaktuell von Otto Guthier
Neue Informationsbroschüre Rechtzeitig zum ATT in Essen, Ende Mai, wurde die 5. überarbeitete Informati- onsbroschüre der VdS fertiggestellt und konnte auf dieser Astromesse an inter- essierte Sternfreunde erstmals abgegeben werden.
Mit dem Titel „Erlebnis Astronomie“ wendet sich die 24-seitige Informations- schrift an alle Sternfreunde, die mehr über die VdS, ihre Fachgruppen und die Leistungen von Deutschlands größtem VdS-Stand 1 Der neue Stand der VdS war Verein der Hobbyastronomen erfahren Nach über 15 Jahren hat der 3 x 4 Meter zum ersten Mal beim ATT in Essen in möchte. Erstmals ist diese Schrift mit große Werbestand der VdS „ausgedient“. Aktion einer Auflage von 5.000 Stück durchge- Die große Plakatwand mit zahlreichen hend in Farbe gedruckt und in Format Astromotiven unserer Mitglieder war A4 aufgelegt. doch in die Jahre gekommen und wurde von www.astronomie.de, Herrn Unbe- nun durch ein anderes System abgelöst. haun, für seine Bereitschaft, diese Adresse Seit Erscheinen der 1. Auflage im Jahr Von Alexander Weis und Sven Melchert der VdS zur Verfügung zu stellen. Die 1996, die den damals vorhandenen zwei- wurden drei neue „Roll-Ups“ (auszieh- „alte“ www.vds-astro.de bleibt natürlich seitigen Informationsflyer ablöste, wur- bare Plakate mit Ständer) grafisch und weiterhin bestehen. Für Sie als Mitglied den mit der 5. Auflage knapp 20.000 textlich gestaltet, die erstmals auf dem ändert sich also nichts, aber für das an Broschüren gedruckt. ATT am VdS-Stand präsentiert wurden der Astronomie interessierte Publikum (s. Abb.). ist www.sternfreunde.de sicher etwas Mitglieder und interessierte Sternfreun- freundlicher als die bisherige Adresse. de können diese umfassende Informa- Diese Roll-Ups sind mit einer Größe von tionsschrift bei der Geschäftsstelle der 1,00 x 2,20 Meter und einem einfach zu VdS; Postfach 1169, 64646 Heppen- bedienenden Präsentationssystem we- heim kostenlos anfordern. sentlich einfacher und handlicher. Die drei Elemente sprechen dabei die Stand- 1 besucher und Betrachter in einer etwas Rechts: Sonnenfinsternis bei unkonventionellen Form an. Mit dem Sonnenuntergang: Am 11. Juli 2010 Begriff „nachtaktiv“ auf dem ersten Roll- fand eine totale Sonnenfinsternis statt, Up wird das Thema „Sterne beobachten“ deren Schattenpfad sich quer über den sensibilisiert, während die beiden ande- Pazifischen Ozean erstreckte. Prominente ren Präsentationsflächen die Arbeit der Reiseziele waren die Osterinsel und Fachgruppen und die Leistungen der VdS der südlichste Zipfel von Südamerika, in den Vordergrund stellen. Die Stell- von wo aus die Finsternis kurz vor wände können natürlich auch einzeln Sonnenuntergang beobachtet werden verwendet werden und sind bequem im konnte. Handgepäck zu transportieren. Stefan Krause und das Team von Neue Internetadresse Eclipse-Reisen.de wählten den Ort El Ihre VdS – die „Vereinigung der Stern- Calafate in den argentinischen Anden. freunde“ – ist im Internet ab jetzt auch Ihre abenteuerliche Tour (einen aus- unter www.sternfreunde.de zu erreichen. führlichen Bericht lesen Sie unter www. Der VdS-Vorstand dankt dem Inhaber sofi2010.de) wurde mit dem spekta- kulären Anblick der total verfinsterten Sonne kurz vor Sonnenuntergang 2 Die neue Informations- belohnt. Dazu der Fotograf: „Eine Szene broschüre der VdS wie aus einem Fantasy-Film“. Wie wahr.
VdS-Journal Nr. 35 VdS-Journal Nr. 35 6 Schwerpunktthema Kugelsternhaufen
Kugelsternhaufen – die „Senioren“ der Galaxis von Peter Riepe
Kugelsternhaufen sind die „Senioren“ der Milchstraße. Und Kugelsternhaufen bieten allen Sternfreunden interessante Per- so wie die Senioren unter unseren Mitmenschen auf viele be- spektiven. Der visuelle Beobachter staunt – je nach Teleskop wegende Ereignisse in ihrem langen Dasein zurückblicken – über den Sternenreichtum im Inneren, der Astrofotograf können, geht es auch den Kugelsternhaufen. Sie erzählen ergötzt sich an Form und Aufbau, der Veränderlichenbeob- eine lange Geschichte, wenn man ihre astrophysikalische achter registriert mit geeigneten Mitteln RR-Lyrae-Sterne, Sprache versteht und ihnen auch genau „zuhört“. Entstan- an Hand derer er die Entfernung der Kugelsternhaufen er- den ist der Großteil der galaktischen Kugelsternhaufen be- mitteln kann. Folgen Sie uns in diesem Heft in die Welt reits vor vielen Milliarden Jahren, im Vergleich zu ihnen ist der Kugelsternhaufen, lesen Sie, was es über diese uralten unsere Sonne eine junge Dame. Sternengebilde Wissenswertes gibt.
Das System der galaktischen Kugelsternhaufen von Peter Riepe
Die Milchstraße (Galaxis) hat die Form Die entferntesten Halo-KH einer Diskusscheibe. Sie besteht aus einer (nach W.E. Harris, 1996/2003) rundlichen Kernzone (Bulge) und den da- ran ansetzenden bekannten Spiralarmen. Objekt • (2000) • (2000) Rgc Rhel Vt µV Es wäre aber falsch anzunehmen, dass AM 1 03 55 02,7 -49 36 52 123,2 121,9 15,72 23,86 die Materie der Milchstraße nur in der Pal 4 11 29 16,8 +28 58 25 111,8 109,2 14,20 23,54 Scheibe steckt, d.h. im Bulge und in den Pal 3 10 05 31,4 +00 04 17 95,9 92,7 14,26 23,08 Armen. Die gesamte Galaxis ist in einen Eridanus 04 24 44,5 -21 11 13 95,2 90,2 14,70 22,81 riesigen Halo eingebettet (Abb. 1). Das NGC 2419 07 38 08,5 +38 52 55 91,5 84,2 10,39 19,83 ist eine umgebende, lockere Hülle aus Pal 14 16 11 04,9 +14 57 29 69,0 73,9 14,74 25,55 urzeitlichen Wasserstoffwolken sowie alten, entwickelten Sternen und Stern- Tab. 1: Spalte 1 gibt den Namen des KH an, Spalten 2 und 3 die Koordinaten, Spal- ansammlungen, die der Astronom der te 4 den galaktozentrischen Abstand in kpc, Spalte 5 den heliozentrischen Abstand „Population II“ zuordnet. Im Gegensatz in kpc, Spalte 6 die totale V-Helligkeit in mag und Spalte 7 die zentrale visuelle dazu befinden sich die jüngeren Sterne Flächenhelligkeit in mag pro Quadratbogensekunde. der „Population I“ im Bereich der galak- tischen Spiralarme. Zur Halo-Population 1 Die Milchstraße und II zählen außer den Kugelsternhaufen das galaktische Halo-System (KH) noch die Zwerggalaxien, ferner der Kugelsternhaufen von der auch zahlreiche Einzelsterne, die jedoch Seite betrachtet. Die Sonne wegen der geringen Halo-Dichte kaum steht bei X = 0 und Z = 0. auffallen. Zu nennen wären beispiels- Der Bulge liegt im dichten weise viele rote Zwergsterne sowie die Knäuel der KH bei X = 8 kpc. RR-Lyrae-Sterne – Veränderliche, die als Der markierte KH Palomar 2 „Standardkerzen“ zur Entfernungsbe- gehört zum äußeren Halo. stimmung im nahen galaktischen Umfeld Die noch weiter entfernten bestens geeignet sind. KH der Tab. 1 befinden sich bereits außerhalb des Bildes Man kennt heute etwa 160 KH. Ihre Ge- (Original nach Harris, 1997, samtzahl ist aber sicherlich viel höher zu überarbeitet).
VdS-Journal Nr. 35
8 Schwerpunktthema Kugelsternhaufen
veranschlagen, weil ein Großteil durch die interstellare Materie der Milchstra- ße verdeckt wird. Schätzungen zufolge könnten durchaus um die 500 galaktische KH existieren [1]. Im galaktischen Halo nimmt die Dichte an KH von innen nach außen deutlich ab. Aber auch sehr weit außen sind noch vereinzelte Exemplare zu sehen. Vor bereits 25 Jahren wurde gezeigt, dass sich das KH-System unserer Milchstraße in zwei verschiedene Unter- systeme gliedert: Erstens ein sphärisch ausgedehntes System alter Haufen mit geringem Metallgehalt, welches langsam um das Zentrum der Milchstraße rotiert, und zweitens ein sehr flaches, schnell rotierendes System metallreicher Haufen [2]. Das zweite System hält sich in seiner Gestalt im Wesentlichen an die Dicke der galaktischen Scheibe [3].
Die KH sitzen natürlich nicht an festen Positionen in der Milchstraße, sondern umlaufen diese. Zur Berechnung der Um- 2 Der entfernteste galaktische KH ist Arp-Madore 1 (AM 1). Er hat einen laufbahn benötigt man die Messung der Sonnenabstand von fast 400.000 Lj. Aufnahme auf III a-J mit dem australischen UK- Eigenbewegung. So etwas ist möglich, Schmidtteleskop. Auf dem Originalbild sind im Haufen etwa 65 Sterne bis hinab zu indem man langbrennweitige fotografi- 20,5 mag zu sehen. sche Aufnahmen aus vergangenen Zei- ten mit heutigen vergleicht und daraus die Verschiebung der KH in Bezug auf den 1950er Jahren verwendet (5-m-Spie- Bei ihrem Umlauf um das galaktische den extragalaktischen Hintergrund misst. gel Mt. Palomar) und mit solchen aus den Zentrum durchstoßen die KH immer wie- In einer jüngeren Forschungsarbeit wird späten 1970er Jahren (4-m-Teleskop Kitt der die Milchstraßenebene mit der dort sehr schön berichtet [4], wie die Eigenbe- Peak) und den 1990er Jahren (2,5-m-Te- konzentrierten Menge an interstellarem wegung von NGC 7006 bestimmt wurde. leskop Las Campanas) abgeglichen. Gas und Staub. Manche laufen auch di- Dabei wurden fotografische Platten aus rekt durch den galaktischen Bulge. Bei
Die 15 leuchtkräftigsten galaktischen KH (nach W.E. Harris, 1996/2003)
Objekt • (2000) • (2000) Rgal Rhel MV Vt B-V µV 47 Tuc 00 24 05,2 -72 04 51 7,4 4,5 -9,42 3,95 0,88 14,43 NGC 2419 07 38 08,5 +38 52 55 91,5 84,2 -9,58 10,39 0,66 19,83 NGC 2808 09 12 02,6 -64 51 47 11,1 9,6 -9,39 6,20 0,92 15,17 Omega Cen 13 26 45,9 -47 28 37 6,4 5,3 -10,29 3,68 0,78 16,77 M 3 13 42 11,2 +28 22 32 12,2 10,4 -8,93 6,19 0,69 16,34 NGC 5824 15 03 58,5 -33 04 04 25,8 32,0 -8,84 9,09 0,75 15,08 M 5 15 18 33,8 +02 04 58 6,2 7,5 -8,81 5,65 0,72 16,05 M 62 17 01 12,8 -30 06 49 1,7 6,9 -9,19 6,45 1,19 15,35 M 19 17 02 37,8 -26 16 05 1,6 8,6 -9,18 6,77 1,03 16,82 NGC 6388 17 36 17,0 -44 44 06 3,2 10,0 -9,42 6,72 1,17 14,55 M 14 17 37 36,1 -03 14 45 4,1 9,3 -9,12 7,59 1,25 18,41 NGC 6441 17 50 12,9 -37 03 05 3,9 11,7 -9,64 7,15 1,27 14,99 M 54 18 55 03,3 -30 28 42 19,2 26,8 -10,01 7,60 0,85 14,82 M 15 21 29 58,3 +12 10 01 10,4 10,3 -9,17 6,20 0,68 14,21 M 2 21 33 29,3 -00 49 23 10,4 11,5 -9,02 6,47 0,66 15,92
Tab. 2: Die Spalten 1 bis 5 sowie 7 und 9 erklären sich wie in Tab. 1. Spalte 6 gibt die visuelle Absoluthelligkeit in mag an und Spalte 8 den Farbindex in mag.
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jeder Passage werden die KH in Mitlei- denschaft gezogen. Die Stoßwelle ent- reißt ihnen zahlreiche äußere Sterne, so dass sich die Masse der KH im Laufe der Zeit verringert, bis hin zur späteren voll- ständigen Auflösung [5]. Andererseits gibt es Anzeichen dafür, dass die beim Durchkreuzen der galaktischen Scheibe erzeugte Stoßwelle der Ausgangspunkt für sekundäre Sternentstehung sein kann [6].
Das System der galaktischen KH liefert in seiner beobachteten Vielfalt physikali- scher Eigenschaften nicht nur Informati- onen über die Halogestalt, sondern auch über die galaktische Entwicklungsge- schichte. Vermutlich war die Milchstraße in ihrer Frühzeit eine rundliche, turbu- lente Gaswolke. Aus ihr haben sich die 3 Sterne und daher auch die ersten uralten NGC 2419, ebenfalls ein KH im äußeren galaktischen Halo. Vier Bogenminu- KH vor etwa 13,7 Milliarden Jahren ge- ten westlich des Haufens steht der 7,2 mag helle A5-Stern HD 60771. Er hat einen bildet. Die räumliche Verteilung der KH, Farbindex B-V = 0,23 mag, ist also blau. Noch weiter westlich davon steht der ihr Alter und ihre Bewegung deuten auf Doppelstern BD+39 1978. Harald Strauß nahm den intergalaktischen Wanderer am die Richtigkeit dieser Überlegung hin. 11.02.2008 an der Gahberg-Sternwarte auf. Teleskop war ein 14“-Hypergraph bei Weiterhin kann aus der beobachteten f = 1090 mm mit einer CCD-Kamera SBIG ST-8. Die Nachführung erfolgte mit einer Verteilung der KH die Position der Sonne SBIG ST-7 an einer 4“ MTO Russentonne bei nur f = 630 mm. Belichtet wurde: L 20 innerhalb der Milchstraße rekonstruiert x 120 s, R 12 x 92 s, G 12 x 97 s, B 15 x 120 s (Luminanzaufnahme ohne Binning, werden. Nach einer Arbeit [7] kann man Farbauszüge mit 2x2-Binning).
Einige leuchtschwache galaktische KH (nach W.E. Harris, 1996/2003; ein Teil der Daten entstammt verschiedenen Originalarbeiten)
Objekt • (2000) • (2000) Rgal Rhel MV Vt B-V µV Whiting 1 02 02 55 -00 15 17 33,9 29,4 -2,42 15,03 - - Pal 1 03 33 23,0 +79 34 50 17,0 10,9 -2,47 13,18 0,96 20,93 AM 1 03 55 02,7 -49 36 52 123,2 121,9 -4,71 15,72 0,72 23,86 Koposov 2 07 58 17,0 +26 15 18 - 40 ≈ -1 - - E 3 09 20 59,3 -77 16 57 7,6 4,3 -2,77 11,35 - 23,10 Koposov 1 11 59 18,5 +12 15 36 - 50 ≈ -2 - - - AM 4 13 55 50,1 -27 10 22 25,5 29,9 -1,60 15,90 - 24,75 BH 176 15 39 07,3 -50 03 02 9,7 15,6 -4,35 14,00 - 23,36 Pal 14 16 11 04,9 +14 57 29 69,0 73,9 -4,73 14,74 - 25,55 Terzan 3 16 28 40,1 -35 21 13 2,4 7,5 -4,61 12,00 - 22,52 ESO452-SC11 16 39 25,5 -28 23 52 2,0 7,8 -3,97 12,00 - 20,75 Terzan 1 17 35 47,2 -30 28 54 2,5 5,6 -4,90 15,90 - 25,09 Pfleiderer 2 17 58 40 -05 04 30 9,7 16,4 -2,5 16,7 - - Terzan 9 18 01 38,8 -26 50 23 1,6 6,5 -3,85 16,00 - 23,21 NGC 6535 18 03 50,7 -00 17 49 3,9 6,8 -4,75 10,47 0,94 20,22 Terzan 12 18 12 15,8 -22 44 31 3,4 4,8 -4,14 15,63 - 23,75 AL 3 18 14 06,6 -28 38 06 2,1 6 -4,0 11,0 1,16 - Pal 12 21 46 38,8 -21 15 03 15,9 19,1 -4,48 11,99 1,07 20,59 Pal 13 23 06 44,4 +12 46 19 26,7 25,8 -3,74 13,47 0,76 23,36
Tab. 3: Spalte 1 gibt den Namen des KH an, Spalten 2 und 3 die Koordinaten, Spalte 4 den galaktozentrischen Abstand in Kiloparsec, Spalte 5 den heliozentrischen Abstand in Kiloparsec, Spalte 6 die visuelle Absoluthelligkeit in Mag, Spalte 7 die totale V-Helligkeit in mag, Spalte 8 den mittleren Farbindex in mag und Spalte 9 die zentrale Flächenhelligkeit in mag pro Quadratbogensekunde.
VdS-Journal Nr. 35 10 Schwerpunktthema Kugelsternhaufen
davon ausgehen, dass die Sonne etwa 7,6 Kiloparsec (Erklärung siehe Kasten) vom Parsec und Lichtjahr galaktischen Zentrum entfernt steht. Neue Messungen [8] ergeben einen etwas kleineren Wert von (7,2 ± 0,3) Kilopar- Während die Amateurastronomen gern das Lichtjahr (Lj) als Maßeinheit für sec. Entfernungen im Weltall verwenden, gebraucht der Berufsastronom lieber die Parallaxensekunde (gesprochen: „Parsec“, pc). Die Milchstraße hat einen Durchmesser von etwa 100.000 Lichtjahren. Der ga- Definition: 1 Parsec (pc) ist diejenige Entfernung, aus welcher der Erdbahnradius laktische Halo reicht aber erheblich wei- unter dem Blickwinkel von 1´´ erscheint. 1 Lichtjahr (Lj) ist die Strecke, die das ter hinaus, bis über 300.000 Lichtjahre. Licht im Vakuum innerhalb eines Jahres zurücklegt. Einige weit außen stehende KH des äuße- ren Halos sind Arp-Madore 1 (AM 1) im Umrechnungen: Sternbild Horologium (Abb. 2), Palomar 1 Parsec (pc) = 3,262 Lichtjahre (Lj) 4 im Großen Bären, das Eridanus-System 1 Kiloparsec = 1 kpc = 1.000 pc = 3.262 Lj und NGC 2419 im Sternbild Luchs (Abb. 1 Megaparsec = 1 Mpc = 1.000.000 pc = 3.262.000 Lj 3). Ihre Entfernungen von der Sonne ei-
(Abb. 4). Solche Objekte sind schwierig zu finden, beim Aufspüren helfen nur Teleskope großer Öffnung und langer Brennweite, mit denen mehrstündige Belichtungen durchgeführt werden. Und ihre KH-Natur zeigt sich auch erst, wenn die professionelle Fotometrie eindeutige Farbenhelligkeitsdiagramme (FHD) ge- liefert hat. Ein typischer Fall ist AM 4 [10], siehe auch Bericht in dieser Aus- gabe. Ihm fehlen im FHD die kompletten Äste der bereits entrissenen Roten Riesen
4 Die massearmen Kugelsternhaufen Koposov 1 und 2, aufgenommen im Ja- nuar 2007 am 2,2-m-Teleskop des Calar Alto (Spanien). Die B-gefilterten Bilder aus [9] zeigen ein Bildfeld von 2´ Kantenlänge. Belichtungszeit: 2 Stunden bei einem Seeing von 1 – 1,3“.
nerseits und vom galaktischen Zentrum durchschnittliche galaktische KH kommt andererseits sind in der Tabelle 1 aufge- auf eine Absoluthelligkeit von –7,05 listet. Sehr nahe KH sind NGC 6539 in mag. Die Absoluthelligkeit wird im Be- der Schlange, M 22 im Schützen und richt „Das Erscheinungsbild der Kugel- NGC 6397 im Ara. M 4 im Skorpion mit sternhaufen: Fakten für Beobachter und nur 6800 Lichtjahren Entfernung galt Fotografen“ erklärt. lange Zeit als der allernächste KH. An seine Stelle ist der erst kürzlich gefunde- Im Vergleich dazu haben die leucht- 5 ne KH-Kandidat FSR584 getreten, der es schwachen KH geringe absolute Hellig- Das FHD von AM 4, dem masse- auf etwa 4600 Lichtjahre bringt. keiten (Tab. 3). Darunter gibt es recht ärmsten Kugelsternhaufen der Milch- sternarme Vertreter, die kaum als KH ins straße (nach Carraro, 2009). Vorhanden Je höher die Zahl der enthaltenen Ein- Auge fallen. Die erst 2007 entdeckten sind nur Sterne der unteren Hauptreihe zelsterne und je mehr helle Rote Riesen- massearmen KH Koposov 1 und Koposov sowie des abknickenden Asts der sterne in einem KH enthalten sind, desto 2 [9] möchte man von ihrer Morpholo- Unterriesen. Der Rote Riesenast fehlt. leuchtkräftiger ist er. Tabelle 2 zeigt eini- gie her zunächst eher als offene Stern- Die FHD von Koposov 1 und 2 sind sehr ge leuchtkräftige KH. Man erkennt ihre haufen klassifizieren, weil die geringe ähnlich. Dies ist ein klarer Hinweis auf Leuchtkraft an den überdurchschnittlich Sternzahl nicht den üblichen kompakten, bereits begonnene Auflösungserschei- hohen Werten der Absoluthelligkeit. Der kugelsymmetrischen Charakter offenbart nungen.
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und Horizontalaststerne (Abb. 5), so dass Literaturhinweise: formation history of the Sagittarius seine Entfernung zunächst völlig falsch dwarf galaxy; ApJ 486, L107 (Sep. eingeschätzt wurde. [1] Schaifers K., Traving G.: Meyers 1997) Handbuch Weltall, BI Mannheim [13] Da Costa G.S., Armandroff T.E.: Ein Teil der galaktischen KH stammt aus 1984 Abundances and kinematics of the der „Zulieferung“ durch Zwerggalaxien, [2] Zinn R.: The globular cluster sys- globular cluster systems of the ga- die sich die Milchstraße einverleibt hat. tem of the Galaxy. IV. The halo and laxy and the Sagittarius dwarf; AJ Sie enthalten hin und wieder mehrere KH disk subsystems; ApJ 293, 424- 109, 2533 (1995) wie beispielsweise Fornax Dwarf oder 444 (1985) [14] Dueñas E.N., Mighell K.J.: WFPC2 Sagittarius Dwarf [11]. Diese letztge- [3] Armandroff T.E.: The properties of Observations of the Sagittarius nannte dSph-Galaxie ist nur etwa 60.000 the disk system of globular clusters; globular cluster Arp 2; American Lichtjahre vom Zentrum der Milchstraße AJ 97, 375-389 (1989) Astron. Soc. Meeting 201, 704 entfernt, sie befindet sich daher bereits [4] Dinescu D.I. et al.: Orbits of glo- (2002) im Randbereich der galaktischen Schei- bular clusters in the outer galaxy: [15] Bellazzini M., Ferraro F.R., Ibata be. Inzwischen wurde Sagittarius Dwarf NGC 7006; AJ 122, 1916-1927 R.: The stellar population of NGC schon kräftig von den galaktischen Ge- (10/2001) 5634: a globular cluster in the zeitenkräften zerrupft und extrem in die [5] Gnedin O.Y., Ostriker J.P.: Destruc- Sagittarius dSph stream? AJ 124, Länge gezogen. Ihr dichtestes Gebiet tion of the galactic globular cluster 915-923 (8/2002) liegt im Schützen, als Kern wird der Ku- system; ApJ 474, 223 (1/1997) [16] Bellazzini M., Ferraro F.R., Ibata gelsternhaufen M 54 angesehen [12]. Er [6] Putte D.V., Cropper M.: Detecting R.: Building up the globular cluster ist der einzige KH, der ähnlich leucht- the effect of globular cluster im- system of the Milky way: the contri- käftig ist wie Omega Centauri. Omega pacts on the disc of the Milky Way; bution of the Sagittarius galaxy; AJ Centauri steht jedoch 5-mal näher als MNRAS 392, 113-124 (1/2009) 125, 188 (Jan. 2003) M 54, so dass M 54 dem Beobachter viel [7] Maciel W.J.: Space distribution and [17] Martinez-Delgado D. et al.: lichtschwächer erscheint als Omega Cen- metallicities of globular clusters: Remnants of the Sagittarius dwarf tauri. Außer M 54, Arp 2, Terzan 7 und the distance to the Galactic Centre; spheroidal galaxy around the young Terzan 8 sind noch NGC 5634, Pal 12, Astrophys. Space Sci. 206, 285 globular cluster Palomar 12; ApJ NGC 4147, Whiting 1 und auch Koposov (1993) 573, L19 (July 2002) 1 als Mitglieder des „Sagittarius-Stroms“ [8] Bica E. et al.: Globular cluster sys- [18] Carraro G., Zinn R., Moni Bidin C.: in Verdacht [13-18]. Dieser Sternenstrom tem and Milky Way properties revi- Whiting 1: the youngest globular ist der langgezogene Rest von Sagittari- sited; A&A 450, 105-115 (2006) cluster associated with the Sagitta- us Dwarf. Er zieht sich durch verschie- [9] Koposov S. et al.: The discovery of rius dwarf spheroidal galaxy; A&A dene Sternbilder in die Länge und fügt two extremely low luminosity Milky 466, 181-189 (2007) sich mittlerweile in die Außengebiete der Way globular clusters; ApJ 669, [19] Majewski S.R. et al.: A Two Micron Milchstraße ein [19]. Insbesondere sind es 337-342 (11/2007) All Sky Survey view of the Sagitta- die jüngeren Halo-Haufen der Milchstra- [10] Madore B.F., Arp H.C.: A distant rius dwarf galaxy. I. Morphology of ße, bei denen eine extragalaktische Natur star cluster in Hydra, AM-4; PASP the Sagittarius core and tidal arms; diskutiert wird. So wurde geschätzt, dass 94, 40-42 (1982) ApJ 599, 1082-1115 (12/2003) 45 – 50% der stellaren galaktischen Ha- [11] Ibata R.A., Gilmore G., Irwin M.J.: [20] MacKey A.D., Gilmore G.F.: Com- lo-Masse aus „kannibalisch“ erworbenen A Dwarf Satellite Galaxy in Sagit- paring the properties of local globu- KH stammt [20]. tarius; Nature 370, 194 (July 1994) lar cluster systems: implications for [12] Layden A.C., Sarajedini A.: The the formation of the Galactic halo; globular cluster M54 and the star MNRAS 355, 504 (Dec 2004) Anzeige 12 Schwerpunktthema Kugelsternhaufen
Das Erscheinungsbild der Kugelsternhaufen – Fakten für Beobachter und Fotografen
von Peter Riepe
Kugelsternhaufen (KH) sind beliebte Be- 1 NGC 5466, Auf- obachtungsobjekte – für viele Amateure nahme vom 16.07.2008 aber nur, solange sie groß und hell sind. von Stefan Binnewies Am nördlichen Himmel dürfte M 13 un- und Josef Pöpsel. Am ter M 3, M 5 und M 15 der Favorit sein. 60-cm-Teleskop Gany- Omega Centauri ist das Highlight des med (Kreta) wurde bei Südhimmels und lässt in seiner Sternen- f = 4938 mm in RGB fülle und Ausdehnung M 4, M 12, M 22 jeweils 6 x 5 min ohne und sogar 47 Tucanae weit hinter sich. Binning belichtet. Als Darüber hinaus gibt es noch zahlreiche Kamera diente eine andere dekorative KH, die aber leider viel SBIG STL-11000M. zu selten als Motive gewählt werden. Nur FWHM = 1,35“, Norden wenigen Sternfreunden ist NGC 5466, der auf 14 Uhr. Wegen des sich ca. 5° östlich von M 3 befindet, als fast vollen Mondes Objekt bekannt (Abb. 1). Oder wer hat bei deutlich reduziertes seinen Namibia-Besuchen jemals schon S/N, kein DDP, keine NGC 3201 oder NGC 6397 als Zielobjekte Schärfungen. eingeplant? NGC 3201 steht im Sternbild Vela (Abb. 2) und ist größer als unser 2 NGC 3201 im Sternbild Vela. Aufnahme von Dieter Willasch mit dem 20“- nördlicher M 13. NGC 6397 findet man Cassegrain (P. Keller) der IAS auf Farm Hakos (Namibia). Mit einer SBIG STL- im Ara (Abb. 3). Er ist gleich hell wie 11000M wurde in RGB jeweils 30 min im korrigierten Sekundärfokus f/9 belichtet.
VdS-Journal Nr. 35 Schwerpunktthema Kugelsternhaufen 13
M 13 und knapp größer als M 22. Viele Berenices mit der Konzentrationsklasse Objekten, die man am Teleskop oder KH sind schlichtweg kaum bekannt, da- 11. Dagegen ist NGC 7006 im Delphin auf Fotos mit offenem Mund bestaunen her wählt man immer wieder die „pro- mit der Konzentrationsklasse 1 sehr stark kann. Aber nichts davon ist unabän- minenten Standard-KH“. Oftmals besteht verdichtet (Abb. 6). Die bekannten Ver- derlich, sondern alles ist in Bewegung, auch die Auffassung, alle KH seien ja so- treter M 3, M 5 oder auch M 13 erreichen entwickelt sich, folgt Gesetzen, hat von wieso gleich. Dies ist aber völlig falsch, mittlere Werte. daher immer mit Physik und Mathematik wie das Schwerpunktthema dieser Jour- zu tun. Also kommen wir auch in die- nalausgabe zeigt. All diese Aussagen zum Erscheinungs- sem Schwerpunktthema nicht um einige bild gelten aber nur für die ungestörten, Zahlen und Berechnungen herum. Und Haufenaufbau massereicheren KH. Sie halten ihre Form das Gute eines Schwerpunktthemas ist ja Alle KH sind uralte Sternformationen, lange aufrecht. Dafür sorgt der gravitati- gerade, dass hier auch ein wenig mehr die den Halo der Milchstraße bevölkern ve Zusammenhalt. Es gibt aber im Laufe auf astrophysikalische Grundlagen ein- (siehe „Das System der galaktischen Ku- der Zeit viele „missliche Situationen“, in gegangen werden darf. Aber keine Sor- gelsternhaufen“). Sie sind aus Hundert- denen KH starken äußeren Einwirkungen ge, man muss nicht Hochschulabsolvent tausenden, in extremen Fällen aus bis zu unterworfen sind. Bei jedem Umlauf um sein, um weiter folgen zu können. einigen Millionen Sternen aufgebaut, mit die Milchstraße kreuzen sie die galakti- einer sphärischen Form und einer star- sche Scheibe und stoßen auf interstel- Wir beobachten die Objekte in ihrer ken zentralen Verdichtung. Im Kern ist lare Gas- und Staubmengen. Insbeson- „scheinbaren visuellen Helligkeit“. Was die Sternendichte sehr hoch und dürfte dere massearme KH erfahren dann eine heißt „scheinbar“? Ein Stern wie unsere Sternenabstände von wenigen Lichtmo- Wechselwirkung, die dafür sorgt, dass Sonne erscheint in M 13 sehr lichtschwach naten oder gar -wochen erreichen. Viele nach und nach Sterne verloren gehen. mit nur 20 mag. Stünde die Sonne bei KH wie Omega Centauri sind nicht exakt So wird der ehemals prächtige KH immer Alpha Centauri, hätte sie eine größere rund, sondern leicht elliptisch abgeplat- zerrupfter und einem offenen Haufen im- Helligkeit von 1,3 mag. Im Gegensatz zur tet. Nach H. Shapley und H.B. Sawyer mer ähnlicher. Nach etlichen Milliarden scheinbaren Helligkeit steht die absolute (1927) werden die Konzentrationsklas- Jahren kann das letztlich zu seiner völli- Helligkeit. Sie ist für jeden Stern auf eine sen 1 bis 12 unterschieden. Je kleiner gen Auflösung führen. genormte Standardentfernung von 32,6 die Zahl, desto stärker ist die zentrale Lichtjahren bezogen (siehe unten). Und Konzentration. Äußerst locker aufgebaut Die Helligkeit der Kugelsternhaufen was bedeutet „visuelle“ Helligkeit? Das ist NGC 5053 (Abb. 4, Abb. 5) in Coma Das Weltall besteht aus vielen schönen ist die im sichtbaren Licht vorliegende
3 Im Ara steht NGC 6397. Die Aufnahme von Dieter Willasch wurde mit denselben Daten wie in Abb. 2 aufgenommen.
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4 Helligkeit. Die scheinbare visuelle Hel- NGC 5053 ist ein KH im Haar der Berenice. Andreas Rörig setzte einen
ligkeit mV wird in Größenklassen (Mag- 12“-Newton 1:4,5 ein mit einer SBIG ST-10XME. Die Farben wurden im April 2010 nituden = mag) gemessen. Stern A mit aufgenommen (R und G jeweils 6 x 300 s, B mit 6 x 450 s länger). Das Luminanz- beispielsweise 3,6 mag ist um eine Grö- bild entstand bereits im Mai 2008, belichtet 17 x 300 s. ßenklasse heller als Stern B mit 4,6 mag. Je kleiner die Magnitude, desto heller der Stern - und umgekehrt. Ein Unterschied scheinbaren visuellen Helligkeit in mag einschätzungen führt. So sollte der KH von einer Größenklasse macht in der zu beurteilen! Benötigt wird die zentra- M 92 (SpT F2) weißbläulich wirken, sein Lichtintensität einen Faktor 100,4 = 2,51 le Flächenhelligkeit in mag pro Quad- mittlerer Farbindex ist aber B-V = 0,63 aus – heller oder schwächer. Gleich helle ratbogensekunde. Wer eine verlässliche, mag – also rein weiß. Wichtig für die Sterne sind gleich gut zu sehen. Gilt das aktuelle Quelle für Daten der KH sucht Farbfotografie: Je weiter B-V unter 0,64 auch für KH? Ist NGC 5053 mit 9,47 mag (auch mit angegebenen Flächenhelligkei- mag liegt, desto blauer ist der KH, desto genauso hell im Sternenuntergrund zu ten und dem nachfolgend besprochenen mehr blaue Sterne besitzt er. Je weiter sehen wie der 9,47 mag helle NGC 5634? Farbexzess), sei auf die Arbeit von Wil- B-V über 0,64 mag liegt, desto gelblicher Auch wenn beide die gleiche Farbe Weiß liam Harris verwiesen. Näheres dazu im oder gar rötlicher wirkt der Haufen. So besitzen und der gleichen interstellaren Bericht „Eine Datenbank zu Kugelstern- kommen die weit entfernten Palomar-KH Extinktion unterliegen – das ist nicht so! haufen“. teilweise auf Farbindizes größer als 2. Wir haben zwei wesentliche Unterschie- de nicht bedacht! Erstens hat NGC 5053 Die Farbe eines Kugelhaufens Farbexzess und Absorption mit 10,5´ eine mehr als doppelte Aus- KH bestehen aus unterschiedlich farbi- Das Licht jedes entfernten Objekts wird dehnung wie NGC 5634 mit 4,9´. Seine gen Sternen. Alte Kugelhaufen besitzen vom interstellaren Gas und Staub ge- Helligkeit verteilt sich für den Beobach- helle Rote Riesen, weiße Unterriesen und schwächt. Wir kennen das von Fotos ter auf die 4,6-fache Fläche, wird also blaue Horizontalaststerne, dazu in der der Milchstraße im Schützen, wo die „flächig reduziert“. Zweitens sind nicht Regel sehr viel schwächere gelbe bis rote Sternfelder rötlicher wirken als etwa im alle Kugelsternhaufen gleich leuchtkräf- Hauptreihensterne. Mehr dazu in einer Schwan. Der Astronom spricht von der tig, wie wir noch sehen werden. Und so späteren Journalausgabe. Trotz dieser interstellaren Extinktion und drückt die- kommt es, dass laut Tabellenwert NGC Farbvielfalt hat der Astronom sich an- se Rötung durch den „Farbexzess“ aus, 5634 eine visuelle Flächenhelligkeit von gewöhnt, wie bei Einzelsternen dem KH den er auf zwei Farbbereiche bezieht. Für 17,5 mag pro Quadratbogensekunde be- auch einen Farbindex zu geben, jedoch visuelle Zwecke wird der Farbexzess E(B- sitzt, während der gleich helle NGC 5053 einen „mittleren“ Farbindex. Ein KH wie V) verwendet. E(B-V) = 0 mag bedeutet: auf 22,2 mag pro Quadratbogensekunde M 53 (B-V = 0,64 mag) ist im Mittel weiß, Es liegt keine Rötung vor. Positive Werte kommt, also in seinem Zentrum 4,7 mag NGC 7492 (B-V = 0,42 mag) ist bläulich bedeuten eine Rötung. Für den 5,63 mag schwächer wirkt. Man hüte sich also da- und NGC 6760 (B-V = 1,66 mag) rötlich. hellen KH M 4 wurde ein Farbexzess E(B- vor, die Beobachtbarkeit der KH (und an- Inzwischen kaum noch benutzt wird der V) = 0,36 mag gemessen, das bedeutet derer Flächenobjekte) allein mit Hilfe der „mittlere Spektraltyp“ (SpT), der zu Fehl- eine leichte Rötung. M 71 ist mit E(B-V) =
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5 Schwarzweißdarstellung von Abb. 4. Erst bei erhöhtem Kontrast wird die M 4, so hätte er MV = -8,7 mag. Man sagt: Menge der schwächeren Sterne verstärkt, so dass die Ausdehnung von NGC 5053 M 13 ist um 1,5 mag leuchtkräftiger als deutlich wird. Jetzt tritt auch seine runde Form hervor. M 4.
Durchmesser der KH
1,09 mag bereits kräftig gerötet. Wird der M 4 auf eine Absoluthelligkeit MV = 4,51 Wir sehen keinen KH ungestört, bei allen Farbexzess E(B-V) mit 3,1 multipliziert, mag – 11,71 mag = -7,20 mag. Stünde wird die Sicht mehr oder weniger durch so ergibt sich die „visuelle Absorption“ AV M 13 dann in 10 Parsec direkt neben galaktische Vorder- bzw. Hintergrund- in mag. M 4 wird also um AV = 3,1 x 0,36 mag = 1,12 mag geschwächt, d.h. durch die leichte Rötung werden 1,12 mag vom visuellen Licht des KH absorbiert. Wäre kein interstellares Medium zwischen uns und M 4, dann wäre der KH nicht 5,63 mag, sondern 4,51 mag hell.
Absoluthelligkeit und Leuchtkraft Ein wichtiger Wert ist die Absoluthellig- keit MV des KH. Darunter versteht man die berechnete scheinbare Helligkeit, die der Haufen hätte, wenn er ohne Rötung in einer Entfernung von 10 Parsec (32,62 Lj) stünde. Man schiebt also alle KH ge- danklich in diese gleiche „Norm-Entfer- nung“, berechnet ihre dortige ungerötete scheinbare Helligkeit (Absoluthelligkeit) und hat damit den Vorteil, dass nun alle KH in ihrer Leuchtkraft direkt miteinan- der vergleichbar werden. Beispiel: M 4 ist 2200 pc entfernt und hat ungerötet 6 Der weit entfernte Halo-KH NGC 7006 steht im Delphin. Douglas R. Whee- V = 4,51 mag (siehe Farbexzess). Wird er land nahm ihn am 21.09.2007 mit einem 12,5“-RC (RCOS) bei 2896 mm Brennweite auf 10 pc heran geholt (220-mal näher), auf. Kamera war eine SBIG ST-8E mit CFW8, dazu wurde zur Nachführung eine SBIG dann wird sein Licht 2202 = 48.400-mal AO7 verwendet. Belichtet wurde ohne Filter 3 x 30 min. Aufnahmeort war das Star heller. In Größenklassen sind das 2,5 x Ranch Road Observatory (South Western Colorado Springs, 1980 m Höhe). Man log 48.400 = 11,71 mag. Daher kommt beachte auch die Hintergrundgalaxien im rechten unteren Bildbereich.
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7 Durchmesserschätzung am Beispiel von 47 Tucanae (siehe Text). Dazu wird ein konzentrischer Umkreis so um den KH gelegt, dass möglichst auch die äußersten Haufensterne noch mit erfasst sind. Takahashi 160, IAS (Farm Hakos), Belichtung insgesamt 86 Minuten mit Canon EOS 1000D bei ISO 100. Bildautor: Peter Eppich.
8 Der KH winkel“ in Grad. Multipliziere ich ihn mit wird von der 3600, so ergeben sich 0,541 Bogensekun- Mitte nach außen den pro Pixel. Damit habe ich für diese in konzentrische Kombination aus Kamera und Optik die Ringbereiche ein- Winkelausdehnung eines Pixels geeicht. geteilt (hier: Cuffey Die 976 Pixel ergeben dann einen Winkel 1961). In ihnen von 976 x 0,541 = 528 Bogensekunden wird die Sterndich- bzw. 8,8 Bogenminuten für den KH. te pro Flächenein- heit ausgezählt. So Kernradius und Gezeitenradius bekommt man die Berufsastronomen haben den Durchmes- radiale Dichtever- ser der KH lange Zeit durch Sternzäh- teilung, mit der lungen ermittelt. Dazu wird der KH mit nach [2] die Aus- gleich dicken, konzentrischen Kreisrin- dehnung des KH gen umgeben (Abb. 8), deren Flächen be- bestimmt werden rechenbar sind, z.B. in Quadratbogenmi- kann. nuten. In jedem dieser Kreisringe werden die Sterne gezählt – egal, ob helle oder schwache. So kann die Sternendichte f (d.h. die Zahl der Sterne pro Flächenein- heit) in Abhängigkeit vom Zentrumsab- sterne behindert. Eine äußere Grenze ist Großteleskop noch etwas weiter reicht stand bestimmt werden. Das Profil eines nicht zu erkennen, weil vom Zentrum als bei einem üblichen Amateurfoto. Mit KH lässt sich in etwa durch eine unge- nach außen die Sternendichte stetig ab- dem Umkreis lässt sich der Haufendurch- fähre Gausskurve beschreiben [1]. An nimmt, um irgendwo allmählich in den messer sehr einfach ins Winkelmaß um- den äußeren Flügeln geht diese Kurve Sternenhimmel überzugehen. Der visuelle rechnen. Beispiel: Die Aufnahmeoptik hat wiederum sachte in den Sternenunter- Beobachter kann die Winkelausdehnung die Brennweite f = 2400 mm, die Kamera grund über. Deshalb bleibt nach wie vor des Haufens sicherlich abschätzen, doch eine Pixelgröße x = 6,3 Mikrometer und die Frage, wo der KH nach außen „endet“. werden seine Angaben immer kleinere der KH-Durchmesser wurde zu 976 Pixel Bereits in den 1960er Jahren wurde von Werte liefern als über den fotografischen bestimmt. Dann liefert x/f = 0,0063/2400 Ivan King eine empirische Formel aufge- Weg. Auf einem tief belichteten Foto wird den Wert 0,000002625. Das ist der Tan- stellt, mit welcher der radiale Verlauf der ein Umkreis um den KH gelegt, und zwar gens des Winkels, den ein Pixel darstellt. Sternendichte gut nachvollzogen werden so, dass man auch noch die schwächsten Über die Taste INV TAN 0,000002625 kann [2]. In dieser Formel, die hier nicht Außensterne mit erfasst (Abb. 7). Klar, erhalte ich auf meinem Taschenrechner abgedruckt werden soll, gibt es neben dass dann eine Aufnahme mit einem den Wert 0,000150401. Das ist der „Pixel- einem Formfaktor zwei Größen, die die
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Form des Haufens beschreiben. Da ist zu- nächst der Kernradius rc („core radius“). Er gibt genähert an, wo die Helligkeit des Haufenzentrums grob auf die Hälfte abgefallen ist. Konzentrierte KH haben daher kleine Werte für rc, lockere Hau- fen größere (vgl. z.B. Abb. 2/3). Daneben führte King den Begriff des Gezeitenra- dius rt („tidal radius“) ein. Dies ist ein echter physikalischer Parameter. Er legt fest, bis wie weit nach außen der KH sei- ne Sterne gravitativ halten kann. Wenn
Sterne weiter weg als rt stehen, kann die Milchstraße sie aufgrund ihrer Anzie- hungskraft dem KH entreißen. In Abb. 9 ist eine Messung der radialen Sternen- dichte dargestellt – im logarithmischen Maßstab. In dieser Darstellung kann man die Werte für den Kern- und den Gezei- tenradius ablesen. 9 Der Logarithmus der Sternendichte in Abhängigkeit vom Kernabstand, hier Die zentrale Konzentration für den KH NGC 5053 (nach [2], grafisch überarbeitet). Man kann Kernradius Die Konzentrationsklasse nach Shapley und Gezeitenradius ablesen. und Sawyer mag ein wenig subjektiv erscheinen. So werden KH, die beispiels- weise sehr weit entfernt sind und daher Literaturhinweise: [4] Djorgovski S., King I.R.: A prelimi- klein und gedrängt erscheinen, nicht im- [1] Hans-G. Diederich: Untersuchung nary survey of collapsed cores in mer ihrer wirklichen Konzentration nach von Kugelsternhaufen mit Profilen; globular clusters; ApJ 305, L61- bewertet. Daher ist in der Datenbank VdS-J Nr. 31, 75-77 (IV/2009) L65 (6/1986) von Harris (siehe Bericht „Datenbank [2] King I.: The structure of star clus- [5] Chernoff D.F., Djorgovski S.: An zu Kugelsternhaufen“) ein physikalisch ters. I. An empirical density law; analysis of the distribution of quantifizierbarer Konzentrationsgrad AJ 67, 471-485 (1962) globular clusters with postcollapse angegeben. Die messbaren Größen Ge- [3] Hénon M.: (Titel); Ann. d´Ap. 24, cores in the galaxy; ApJ 339, 904- zeitenradius und Kernradius werden di- 369 (1961) 918 (4/1989) vidiert, der Logarithmus davon ergibt die zentrale Konzentration: c = log(rt/rc). So bedeutet c = 1, dass der Gezeitenradius 10-mal größer als der Kernradius ist, für c = 2 ist es das Hundertfache. Anzeige Der Franzose M. Hénon sagte schon 1961 voraus, dass KH mit starker Konzentrati- on einen zentralen „Kernkollaps“ erleiden können und dass erst die Bildung von Doppelsternen in der Haufenmitte diesen Kollaps stoppt [3]. Danach reexpandiert der Kern wieder und hinterlässt eine be- obachtbare Veränderung. Und in der Tat: Einige KH zeigen nach Überwindung des Kollaps einen veränderten Kern (PCC = post collaps core). Dort gibt es dann eine Abweichung vom King-Profil, die sich in einem hohen zentralen Intensitäts-Peak dokumentiert. Alle in der Harris-Daten- bank aufgelisteten KH mit c > 2,5 sind solche PCC-KH. In der Entwicklung der KH ist der Kern-Kollaps aber kein „kata- strophales Ereignis“, sondern ein schein- bar ganz normaler Ablauf [4, 5].
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Kugelsternhaufen – von nah bis fern, von klein bis groß von Hans G. Diederich
weiter, und wir befinden uns bereits im Helligkeitsprofile durch KH ziehen, die Virgo-Galaxiencluster. Mit größerer Op- räumliche Verteilung von Sternen unter- tik könnten wir versuchen, die hellsten schiedlicher Farben erforschen und mit KH im Galaxiencluster Hydra I nach- einer Tabellenkalkulation deren Vertei- zuweisen, der sich in einer Entfernung lung modellieren. Amateure können so- von 114 Mio. Lichtjahren befindet. Die gar Veränderliche finden, wenn Aufnah- bis jetzt weitesten KH meiner Liste sind men verschiedener Tage gegeneinander sieben „Proto-Kugelsternhaufen“ in der geblinkt werden. isolierten Galaxie NGC 3597 (132 Mio. Lj). Wer extreme Objekte sucht, sollte Die Vielzahl von KH, Strukturen, Kompo- im Virgo-Cluster nach KH suchen, die nenten und Eigenschaften (auch im Ver- zu keiner der dortigen Galaxien (mehr) gleich mit anderen KH) lässt das Thema gehören, stattdessen aber als deren „Ge- „Kugelsternhaufen“ niemals langweilig meinschaftseigentum“ zu gelten haben werden. Es wird immer etwas Neues zu [1]. Interessant sind auch die aus allen beobachten und auszuprobieren geben. KH einer Galaxie bestehenden KH-Sys-
1 M 54 (240 s, 16-Zoll-SCT und ST-9), Norden ist unten.
Kugelsternhaufen (KH) sind Objekte, wel- che den „jungen“ Sternfreund sofort in ihren Bann ziehen und nicht mehr los- lassen. Wenn dann der Messier-Katalog durchbeobachtet ist, stellt sich bald der Wunsch nach „neuen“ KH ein. Mit den beiden hier vorgestellten Pfaden zeich- ne ich den Weg nach, welcher von mir eingeschlagen und bis heute nicht ver- lassen wurde: das Beobachten mit der CCD-Kamera, das Auswerten der eigenen Bilder und die Nutzung der Ressourcen des Internets. 2 M 15 mit Pease 1 (500 s, „Lumen“-Filter (links), 2.400 s, H-Alpha-Filter (rechts), 14-Zoll-SCT, Apogee AP-6E), Norden ist oben. Der Weg in die Ferne ... Der eine Weg führt von den bekannten KH der Milchstraße zu den weniger be- teme (GCS = „globular cluster systems“). Die Beispiele hierunter sollen Mut ma- kannten (NGC und spezielle KH-Katalo- Bei längeren Integrationszeiten sollten chen für eigene Aufnahmen, für das ge), in den Außenbereich unserer Galaxis, sich hier Farben unterscheiden lassen, Identifizieren der Objekte und zum Ex- verlässt die Milchstraße und wendet sich die Zeugnis von früheren Galaxien-Ver- perimentieren mit dem eigenen Bildma- den KH der anderen Galaxien der Loka- schmelzungen geben. Gerade bei den KH terial. len Gruppe zu, versucht schließlich auch ist vieles möglich, an das wir uns noch in Zwerggalaxien KH zu identifizieren. nicht herangewagt haben. Einige galaktische ... 1994 wurde die Sagittarius-Zwergga- Wir verlassen die Lokale Gruppe und ... und ins Innere von Kugelstern- laxie entdeckt, welche gerade von der suchen in der M81/M82- und der Sculp- haufen Milchstraße „zerrupft“ und einverleibt tor-Galaxiengruppe nach KH (im Halo Der andere Weg beschäftigt sich mit den wird. Als Zentrum dieses kleinen Stern- der großen Galaxien, aber auch in de- „inneren Werten“ von KH. Mit CCD-Bild- systems gilt mittlerweile der seit langem ren Zwerggalaxien). Noch einen Schritt bearbeitungsprogrammen können wir bekannte KH M 54, der zu den masse-
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3 M 33 EC1, der erste „ausgedehnte“ Sterncluster in 4 Zwerggalaxie K61 mit KH Anon 0951+68 A (K) und HII- M 33 (2.400 s, Klarglasfilter, 12-Zoll-RC, ST-L1001E), Norden Region Anon 0951+68 B (H) (3.060 s, Klarglasfilter, 20-Zoll-RC, ist unten. ST-10XME), Norden ist unten.
reichsten Objekten unserer Milchstraße (PN). In der Milchstraße sind vier KH mit In [2] wird die Suche nach Veränderli- gehört. M 54 ist ein Beleg dafür, dass be- PN bekannt. Das geradezu klassische chen in einem hellen KH des Messier- reits unter den hellen Messier-Objekten Beispiel ist M 15 (mit über einer Million Katalogs beschrieben. Die entdeckten Interessantes zu finden ist (Abb. 1). Aber Sterne einer der größten KH der Galaxis). Objekte konnten mit Hilfe von Aladin [3] KH können auch selber interessante Ob- Abb. 2 dokumentiert den Nachweis des und SIMBAD [4] identifiziert werden. jekte enthalten, z. B. Planetarische Nebel PN Pease 1 mit einem H-Alpha-Filter. Anzeige 20 Schwerpunktthema Kugelsternhaufen KALENDER 2011 / AHNERT 2011
Der Himmel im Überblick
Deep-Sky-Objekte Das im Feldstecher beeindruckendste Objekt am Frühlingshimmel ist sicher- lich der 1,2° große, offene Haufen der Praesepe im Krebs, der unter einem dunklen Himmel dem bloßen Auge wie weiten Rahmen auf, in dem wir uns als Ahnerts Astronomisches Jahrbuch 2011 ein 3 mag helles, großes Lichtwölkchen erscheint. Mit 600 Lichtjahren Entfer- nung und etwa 600 Millionen Jahren Alter übertrifft die Praesepe die hellen März Plejaden in Alter und Entfernung, wes- halb sie nicht mit so hellen Einzelsternen aufwarten kann. Generell haben ja die M 6 Übersicht über Projekte zu KH Amateurastronomen ein ganzes Leben hellsten, massereichsten Sterne die kür- zeste Lebensdauer. Ganz im Schatten der Praesepe, 8° südlich, finden wir den sehr reichen offenen Haufen M 67. Mit etwa 4
Milliarden Jahren Alter ist er einer der äl- SonnensystemDer Himmel im Überblick M 4 4 Monatsthema testen offenen Haufen überhaupt, und er steht in der stattlichen Entfernung von