Vad är ett globulärt kluster? / Astronomy Essentials

Earthskys årliga publikfinansieringskampanj pågår. År 2020 donerar vi 8,5% av alla inkommande intäkter till inga barn hungriga. Klicka för att lära dig mer och donera.

globulära kluster är tätt packade, symmetriska samlingar av stjärnor, som kretsar mestadels i de utökade stjärnhalorna som omger de flesta spiralgalaxer. Globulära kluster innehåller några av de äldsta stjärnorna i en galax och tros ha bildats tidigt i sin historia. Kan det vara så att – när den först bildades – en spiralgalax som vår Vintergatan en gång var ett amorft moln av gas och damm? Kunde dess första Stjärnor ha samlats in i globala kluster? Kunde dessa kluster ha stannat kvar i halo runt en galaxs centrum, när resten av den snurrande galaxen plattade ut och bildade spiralarmar? Det scenariot skulle förklara varför globala kluster kretsar i en galaxs halo och innehåller sina äldsta stjärnor.

men faktum är att ingen vet exakt hur globulära kluster bildades, och vilken roll, om någon, spelade de i utvecklingen av galaxer. Vi vet att klotformiga kluster är den äldsta, största och mest massiva typen av stjärnkluster och att de innehåller de äldsta stjärnorna. Deras ålder kan demonstreras av deras nästan fullständiga brist på vad astronomer kallar metaller, det vill säga element tyngre än väte och helium som finns i det tidiga universum innan de första stjärnorna och galaxerna föddes. De tyngre elementen smiddes i stjärninteriörer.

globulära kluster är stora. De kan nå 300 ljusår i diameter och innehålla 10 miljoner stjärnor. Till skillnad från de öppna stjärnkluster som innehåller syskonstjärnor, spridda genom skivan i vår galax och förmodligen andra galaxer – är globulära kluster stora, symmetriska och gamla, som en jordisk stads äldsta och mest lugna medborgare.

här är några sätt att globala stjärnkluster och öppna stjärnkluster är olika:

globulärt stjärnkluster är mycket symmetriska i form och är tätaste mot sina centra. Öppna stjärnkluster är mer oregelbundna i form.

globulära kluster kretsar i galaxens halo, centrerad på galaxens centrum och expanderar över och under den galaktiska skivan. Öppna stjärnkluster tenderar att kretsa inom disken.

globulära stjärnkluster innehåller hundratusentals stjärnor, och vissa – som Omega Centauri, som visas ovan – innehåller miljoner stjärnor. Öppna stjärnkluster tenderar att innehålla bara hundratals stjärnor.

vår egen Vintergatan har cirka 150 globala kluster, med kanske mer väntan på upptäckt, dold av Galaktiskt damm. Vår angränsande spiralgalax i riktning mot konstellationen Andromeda – M31 eller Andromeda – galaxen-verkar ha cirka 300 globala kluster. Vissa fotbollsformade elliptiska galaxer har också globala kluster, som M87 i riktning mot konstellationen Virgo, hem till det supermassiva svarta hålet som berömda avbildades av Event Horizon Telescope 2019. Denna jätte elliptiska galax, M87, har uppskattats ha cirka 15 000 globala kluster, med mer än 1 000 som hittills har observerats direkt teleskopiskt.

globulära kluster kretsar galaxer i banor som är mycket excentriska och mycket benägna till det galaktiska planet. Kretsar i” utkanten ” av en galax, de tar kanske några hundra miljoner år för att slutföra en enda omlopp. I ett teleskop ser ett globulärt kluster ut som en fuzzy boll, med enskilda stjärnor i periferin som smälter samman till en solid boll av ljus mot mitten. Detta beror dock helt enkelt på att stjärnorna är så nära varandra att de inte kan lösas individuellt teleskopiskt. I mitten av ett globulärt kluster kan Stjärnor nå en densitet på mellan 100 och 1000 stjärnor per kubik parsec. Det står i kontrast till stjärnornas densitet nära vår sol, uppskattad till cirka 0,14 stjärna per kubik parsec. Om du stod på en planet som kretsar kring en stjärna i ett globulärt kluster, skulle din natthimmel vara extremt trångt med närliggande stjärnor!

stjärnorna i klotformiga kluster är galaxens äldsta invånare, som består av en befolkning av vad astronomer kallar Population II-stjärnor. De vars ålder har uppmätts är mellan 11 och 13 miljarder år gamla, vilket gör dem nästan lika gamla som galaxen själv. Inte överraskande har många av dessa gamla stjärnor utvecklats till enorma, uppblåsta röda jättestjärnor, som vår sol kommer att göra om några miljarder år. Stjärnorna är extremt metallfattiga, det vill säga – på astronomins märkliga språk – har de små mängder material tyngre än helium jämfört med det omgivande interstellära mediet (astronomer hänvisar till alla element tyngre än helium som ”metaller”). Eftersom de tyngre elementen är gjorda inuti stjärnor – och sedan sprids över det interstellära mediet via supernovaexplosioner-är denna brist på metaller exakt vad som normalt skulle förväntas från sådana gamla stjärnor. I andra världar består Population II-stjärnor nästan uteslutande av väte och helium, de material som fanns i det tidiga universum.

det finns dock ett mysterium: globulära kluster har också ”överflöd anomalier” av tyngre metaller, vilket betyder att det finns element som finns någon annanstans, i stjärnor som bildades nyligen. I synnerhet verkar det finnas överskott av natrium, kol, syre och aluminium, med tyngre metaller som strontium, yttrium, barium och europium också närvarande i vissa kluster. Dessa anomalier har inte förklarats tillfredsställande, även om det har lagts fram flera förklaringar, såsom den tidiga närvaron av supermassiva stjärnor .

det mest kända globala klustret på norra halvklotet är M13 i konstellationen Hercules, ibland kallad Great Globular Cluster, som upptäcktes av Edmond Halley 1714. Charles Messier lade senare till den i sin berömda katalog 1764. I amatörteleskop är det en liten suddig fläck av ljus, cirka 22 000 ljusår från jorden. I mitten av detta kluster, stjärnor kretsar så nära att de ibland kolliderar, deras dödsfall leder till skapandet av nya stjärnor som kallas ”blå stragglers.”Denna stjärnpopulation är den enda typen av nyare stjärnor i globala kluster.

andra globala kluster av anteckningar är M22 i Skytten – en av de ljusaste på himlen-M5 i Serpens och M12 i Ophiuchus. Många av natthimlen största och ljusaste klotformiga kluster ses bäst på vårnätter och har ofta i så kallade ”Messier Maraton.”globulära kluster är en underbar syn i även de minsta teleskopen, även om ett stort instrument behövs för att lösa enskilda stjärnor mot sina centra.

När du tittar på dem ser du populationer av stjärnor födda i vår galaxs spädbarn!

Bottom line: globulära kluster är sfäriska samlingar av stjärnor, som kretsar mestadels i stjärnhalon av spiralgalaxer. Vår Vintergatan galax har cirka 150 klot, som innehåller några av vår galax äldsta stjärnor.