Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Rotierende Kugelsternhaufen

09.05.2014

Neue Beobachtungen von Kugelsternhaufen der Milchstraße mit dem VIRUS -W Instrument am McDonald Observatorium zeigen, dass die Zentren dieser Objekte rotieren.

Dieses Ergebnis ist überraschend, da  bisher die Vorstellung bestand, dass aufgrund des hohen Alters bis heute eigentlich jegliche zentrale Rotation hätten verlieren sollen. udem stellten die Astronomen des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik und der Universität von Texas in Austin fest, dass die Rotation in enger Beziehung zu der Abflachung der Haufen steht, was darauf hinweist, dass diese Abflachung eine Konsequenz der Rotation ist.


Der Kern des Kugelsternhaufens Messier 13. Dieses Objekt ist nur 25 000 Lichtjahre von uns entfernt und misst etwa 145 Lichtjahre im Durchmesser. Er liegt im Sternbild Herkules und kann manchmal sogar mit einem einfachen Fernglas beobachtet werden.

Credit: ESA / Hubble und NASA


Das VIRUS-W-Instrument (kleines Bild) ist über ein Glasfaserbündel mit dem 2,7m-Teleskop des McDonald-Observatoriums (rechts) verbunden. Die spezielle Konfiguration des Gerätes ermöglicht es den Astronomen, gleichzeitig die Position und die Geschwindigkeit für alle Sterne in einem zweidimensionalen Sichtfeld zu bestimmen.

© MPE

Kugelsternhaufen sind uralte Formationen die in fast allen Galaxien - auch in unserer Milchstraße - aufgefunden werden. Sie bestehen aus bis zu einer Million alter, metallarmer Sterne, die durch ihre Schwerkraft in einem engen Verbund gehalten werden. Aufgrund ihres Alters und ihrer einfachen, sphärischen Form - mit einer starken Konzentration der Sterne in Richtung Zentrum - wurden sie in der Vergangenheit meist als dynamisch und entwicklungsgeschichtlich recht einfache Systeme angesehen. Neuere Beobachtungen führen jedoch immer wieder zu überraschenden Ergebnissen.

"Bei allen Kugelsternhaufen, die wir beobachtet haben, finden wir ein Rotationssignal im Zentrum", sagt Maximilian Fabricius, der leitende Wissenschaftler der Studie am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE). "Wir haben das nicht erwartet; ursprünglich wollten wir bei diesen Kugelsternhaufen ihre zentrale Geschwindigkeitsdispersion messen." Die Geschwindigkeitsdispersion ist ein Maß für die zufälligen Bewegungen der Sterne in einem Haufen.

Rotation bedeutet aber, dass der Haufen tatsächlich eine Drehachse besitzt, um die mehr Sterne in einer Richtung kreisen als in der anderen."Theorie und numerische Simulationen von Kugelsternhaufen zeigen, dass jegliche zentrale Rotation auf relativ kurzen Zeitskalen verloren gehen sollte", erklärt Eva Noyola, Co-Autorin der Studie an der Universität von Texas in Austin. "Da diese Kugelsternhaufen aber bereits vor Milliarden von Jahren entstanden, würden wir heute keine Rotationssignatur mehr erwarten. Frühere Messungen zeigten zwar eine gewisse Rotation bei einer Handvoll von Systemen, dabei wurde aber nur die Bewegung der Sterne in den Außenbereichen untersucht."

Die neuen Messungen von fast einem Dutzend von Kugelsternhaufen waren nur mit Hilfe des VIRUS-W-Instruments am Harlan J. Smith 2.7m-Teleskop des McDonald-Observatoriums in Texas möglich. Dieser am MPE entwickelte, so genannte "Integrale Feld-Spektrograph" (IFU) ermöglicht es den Wissenschaftlern, gleichzeitig mehr als 260 Spektren in einem zweidimensionalen Sichtfeld aufzuzeichnen und damit die Bewegung der Sterne mit einer Genauigkeit von einigen Kilometern pro Sekunde zu bestimmen. So lassen sich die Zentren der Haufen schon in einigen wenigen Stunden auf Rotation untersuchen. Ein derartiges Projekt war vor VIRUS-W nicht möglich.

Traditionell bestimmen Astronomen die Geschwindigkeiten von Haufensternen entlang der Sichtlinie jeweils einzeln mit hochauflösenden Spektrographen, mit denen sich die Doppler-Verschiebung der Sterne bestimmen lässt. Dieses Verfahren ist jedoch langwierig und kann aufgrund der großen Zahl von Sternen im Zentrum eines Kugelsternhaufens  nur sehr schwierig angewandt werden.

Daher gab es bisher keine systematischen Untersuchungen zur zentralen Kinematik von Kugelsternhaufen. Auch wenn das VIRUS-W-Instrument ursprünglich entwickelt wurde um die Kinematik naher Galaxien zu untersuchen, ergab sich, dass die Kombination aus dem großen Sichtfeld und der relativ hohen spektralen Auflösung dieses Instruments sehr effizient auch für die Untersuchung von Kugelsternhaufen eingesetzt werden kann.

In der Milchstraße existieren etwa 150 Kugelsternhaufen und für die Studie wählten die Astronomen 27 aus, die vom McDonald-Teleskop (d.h. im Nordhimmel) beobachtet werden können. Von August 2012 bis August 2013 wurden die ersten 11 Kugelsternhaufen beobachtet, und jetzt präsentiert das Team seine überraschenden Ergebnisse: alle Haufen zeigen ein Rotationssignal. Darüber hinaus steht die Rotation in sehr enger Beziehung zu der relativ schwachen Abflachung der Kugelsternhaufen. Dies deutet darauf hin, dass es die Rotation ist, die für die Abflachung dieser Haufen verantwortlich ist und nicht zum Beispiel der Einfluss des Gezeitenfeldes der Milchstraße.

Diese Ergebnisse werfen interessante Fragen in Bezug auf die Entstehungsgeschichte und die Entwicklung der Kugelsternhaufen auf – keines der aktuellen theoretischen Modelle sagt eine derart weit verbreitete Rotation vorher. Allerdings sollte man beachten, dass unter den vorliegenden Messungen keine Kugelsternhaufen sind, bei denen ein sogenannter „Kernkollaps“ stattgefunden hat. Es ist vorstellbar, dass bei diesem Prozess die Rotation verloren geht. Zukünftige Beobachtungen der restlichen Haufen werden bei der Beantwortung weiterer Fragen helfen, wie der nach einer möglichen Korrelation zwischen der Rotation und der Position eines Kugelsternhaufens in unserer Milchstraße.

Kontakt:

Dr. Hannelore Hämmerle

MPE Pressesprecherin

Telefon:+49 (0)89 30000 3980

E-Mail:pr@mpe.mpg.de

Dr. Maximilian Fabricius

Optische und interpretative Astronomie

Telefon:+49 89 3000 3779

E-Mail:mxhf@mpe.mpg.de 

Originalpublikation:

M. H. Fabricius, E. Noyola, S. Rukdee et al., “Central rotation of Milky Way globular clusters”, accepted by ApJ Letters

Link: http://arxiv.org/abs/1405.1722 

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

Dr. Hannelore Hämmerle | Max-Planck-Institut

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Forscher sorgen mit ungewöhnlicher Studie über Edelgase international für Aufmerksamkeit
26.06.2017 | Universität Bremen

nachricht NAWI Graz-Forschende vermessen Lichtfelder erstmals in 3D
26.06.2017 | Technische Universität Graz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Das Auto lernt vorauszudenken

Ein neues Christian Doppler Labor an der TU Wien beschäftigt sich mit der Regelung und Überwachung von Antriebssystemen – mit Unterstützung des Wissenschaftsministeriums und von AVL List.

Wer ein Auto fährt, trifft ständig Entscheidungen: Man gibt Gas, bremst und dreht am Lenkrad. Doch zusätzlich muss auch das Fahrzeug selbst ununterbrochen...

Im Focus: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zu aktuellen Fragen der Stammzellforschung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Fraunhofer FKIE ist Gastgeber für internationale Experten Digitaler Mensch-Modelle

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Umfangreiche Fördermaßnahmen für Forschung an Chromatin, Nebenniere und Krebstherapie

28.06.2017 | Förderungen Preise

Immunabwehr: Wie Proteine Membranbläschen zusammenbringen

28.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Das Auto lernt vorauszudenken

28.06.2017 | Maschinenbau