Kugelsternhaufen enthüllen die Geheimnisse des Uruniversums

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Unsere große Milchstraßen-Spiralgalaxie lodert im Feuer von 200 Milliarden Sternen, und wenn sie in einer klaren, dunklen Nacht hoch über uns am Himmel beobachtet wird, ist sie ein großartiger Anblick, der sich wie ein himmlisches Lächeln von Horizont zu Horizont erstreckt. Bevor unsere Galaxie existierte, war das Universum hauptsächlich mit Wasserstoffgas sowie kleineren Mengen an Helium gefüllt, und dieses Gas sollte sich zu unzähligen Sternen entwickeln, deren Gefolge Planeten, Monde und bewusste Lebensformen auf der Erde umkreisen –und wahrscheinlich woanders. Kugelsternhaufen sind kugelförmige Ansammlungen von Sternen, die den Kern einer Galaxie als Satelliten umkreisen und durch die Schwerkraft an ihre Wirtsgalaxien gebunden sind. Das Kugelsternhaufen Fast so alt wie das Universum selbst sind jene, die einen schillernden Tanz um unsere eigene Milchstraße aufführen. Im April 2018 kündigte ein Team von Astronomen an, dass ihre Supercomputersimulationen darauf hindeuten, dass diese uralten Cluster auf den gleichen Mechanismen beruhen, die die ersten Sterne unserer Galaxie hervorgebracht haben, was sie zu natürlichen Relikten der ursprünglichen Sternentstehung im antiken Universum macht.

Die Supercomputersimulationen wurden von einem Team von Astronomen unter der Leitung von Dr. Joel Pfeffer von der Liverpool John Moores University (Großbritannien) und Dr. Diederik Kruijssen von der Universität Heidelberg (Deutschland) erstellt. Laut den Wissenschaftlern "löst dieser Ansatz auf elegante Weise eines der größten Rätsel der Astronomie."

Kugelsternhaufen sind durch die Schwerkraft sehr eng verbunden, was ihnen eine kugelförmige Form verleiht sowie eine relativ hohe Sternendichte in Richtung ihrer Zentren. Der Name dieses Sternhaufentyps leitet sich vom Lateinischen ab Globulus–Bedeutung eine kleine Kugel. EIN Kugelsternhaufen wird manchmal eher beiläufig als einfach bezeichnet kugelförmig.

Globulars sind in der Regel in einer Galaxie gefunden Heiligenscheinund sie beherbergen erheblich mehr Sterne und sind viel älter als weniger dicht offene Sternhaufen, die das bewohnen Platte einer Galaxie. Globulars sind sehr verbreitet und es sind ungefähr 150 bis 158 bekannt, die unsere Milchstraße umkreisen. Es wird jedoch angenommen, dass es noch 10 bis 20 weitere gibt, die noch nicht entdeckt wurden. Unsere Galaxie kugelförmig Umkreise es mit Radien von ungefähr 130.000 Lichtjahren – oder mehr. Je größer die Galaxie, desto mehr kugelförmig es besitzt. Zum Beispiel die Andromeda-Galaxie– eine große Spirale wie unsere Milchstraße – kann bis zu 500 dieser Sternhaufen haben. In dramatischem Kontrast. ein Riese elliptische Galaxien kann bis zu 13.000 haben kugelförmig.

Tatsächlich ist jede Galaxie mit einer ausreichenden Masse in der Region beheimatet Lokale Gruppe von Galaxien – zu denen unsere Milchstraße gehört – hat ein zugehöriges Gefolge von kugelförmig. Tatsächlich wird fast jede bisher von Astronomen untersuchte große Galaxie von einem System dieser kugelförmigen Objekte umkreist. Das Schütze-Zwerg Galaxie und das umstrittene Canis major Zwerggalaxie, die beide Satelliten unserer Milchstraße sind, scheint dabei zu sein, ihren Bestandteil beizutragen Kugelsternhaufen zu unserer Galaxie. Dies liefert einen wichtigen Hinweis darauf, wie viele Kugelsternhaufen Möglicherweise wurde es in der Vergangenheit von unserer Milchstraße aus anderen Galaxien geschnappt.

Obwohl Kugelsternhaufen Es wird angenommen, dass sie von der ersten Generation von Sternen bevölkert werden, die im Universum geboren werden. Ihre Ursprünge und ihre Rolle in der galaktischen Evolution sind nicht genau bekannt. Es scheint jedoch so kugelförmig sind anders als zwergartige elliptische galaxien, und dass sie sich als Teil des Sternentstehungsprozesses innerhalb ihrer Muttergalaxie und nicht als eigenständige Galaxien gebildet haben.

Galaxien und Globulars

Unsere Milchstraßengalaxie ist nur eine von Milliarden anderen Galaxien im sichtbaren Universum. Als unsere Heimatgalaxie wurde sie von Astronomen eingehend untersucht, und derzeit haben Wissenschaftler ein genaues Verständnis ihrer Natur. Lange bevor unser Stern, die Sonne und ihre Familie von Planeten, Monden und kleineren Objekten entstanden, existierte unsere Milchstraßengalaxie. Das alte Universum war voller Gas, und dieses Gas (hauptsächlich Wasserstoff und Helium) entwickelte sich schließlich zu Sternen und ihren umgebenden Sonnensystemen. Doch bevor sich Sonnensysteme wie unser eigenes bilden konnten, mussten Galaxien existieren.

Viele Astronomen glauben, dass unsere Milchstraße in einer riesigen, ziemlich kugelförmigen Wolke aus kaltem Gas geboren wurde, die sich langsam und majestätisch im Weltraum dreht. Irgendwann begann die kalte, riesige Gaswolke in sich zusammenzufallen (zu kondensieren), ähnlich wie die Wolken, aus denen einzelne Sterne hervorgingen, ebenfalls zusammenbrachen. Anfangs könnten einige Sterne geboren worden sein, als die Gaswolke begann, sich an ihren Rändern zu zersplittern – wobei jedes einzelne Fragment weiter zusammenbrach, um einen Babystern oder eine Gruppe von Sternen zu bilden. Weil die Wolke zu dieser Zeit kugelförmig war, haben Astronomen einige sehr alte Sterne beobachtet, die in einer Kugel verstreut waren Heiligenschein um die Außenseite unserer Galaxie heute. Die ersten im Uruniversum geborenen Sterne bestanden nur aus dem Wasserstoff- und Heliumgas, aus dem ihre Geburtswolke bestand.

Die Sternentstehungswolke brach immer mehr zusammen, und dabei wurden immer mehr Sterne geboren. Da sich die Wolke drehte, flachte die Kugelform schließlich zu einer Scheibe ab – und die in dieser alten Zeit geborenen Babysterne begannen, diese Scheibenregion stark zu bevölkern. Als die Geburt neuer Babysterne weiterging, hatten einige der älteren Sterne genug Zeit, sich dem Ende dieser langen Sternstraße zu nähern und ihr Leben als Wasserstoffverbrenner auf der Erde zu beenden Hertzsprung-Russell-Diagramm der Sternentwicklung. Wenn die Sterne ihre notwendige Menge an Wasserstoff verbraucht haben, sind sie dazu verdammt, "zu sterben". Der Prozess von Kernfusion hält einen Stern aktiv und jugendlich, da er seine leichteren atomaren Elemente in schwereren Dingen wie Kohlenstoff, Sauerstoff, Neon, Nickel und Eisen verschmilzt. Sobald ein massereicher Stern einen Kern aus Eisen enthält –das ist es! Der unglückliche massive Stern explodiert in der feurigen Wut einer Supernova-Explosion. Dabei bereichern diese herausragenden Senioren ihre Umgebung mit diesen frisch geschmiedeten schwereren Atomelementen. Dies liegt daran, dass sie diese Elemente in den Raum zwischen den Sternen schleudern, wo sie in jüngere Sternpopulationen eingebaut werden können. Die jüngste Generation von Sternen, zu der unsere eigene Sonne gehört, wird als klassifiziert Bevölkerung I Sterne. Die älteste Generation von Sternen, die im alten Universum geboren wurde, wird bezeichnet Bevölkerung III Sterne. Bevölkerung II Sterne sind sehr alt, aber nicht so alt wie Bevölkerung III Sterne–und nicht annähernd so jung wie unsere Hüpfburg Bevölkerung I Sonne und andere Stars seiner jungen Generation.

Gemäß der Galaxienklassifikation SpiralgalaxienWie unsere Milchstraße besteht sie aus einer flachen, rotierenden Scheibe, die stark von Sternen, Gas und Staub bevölkert ist. Spiralen enthalten auch eine zentrale Sammlung von Sternbewohnern mit der Bezeichnung a Ausbuchtung. Das ganze Spiralgalaxie ist von einer Ohnmacht umgeben Heiligenschein das bringt auch Sterne unter, von denen viele Bewohner von sind Kugelsternhaufen.

Das erste bekannt Kugelsternhaufen, jetzt benannt M22, wurde 1665 von Johann Abraham Ihle (1627-1699?), einem Amateurastronomen aus Deutschland, entdeckt. Allerdings bewohnen einzelne Sterne kugelförmig konnte nicht aufgelöst werden, bis der französische Astronom Charles Messier (1730-1817) einen anderen beobachtete kugelförmig, Genannt M4, 1764. Als der deutsch-englische Astronom William Herschel (1738-1822) 1782 seine umfassende Himmelsvermessung mit großen Teleskopen begann, waren 34 bekannt kugelförmigund er entdeckte weitere 36. Herschel war auch der erste, der sie buchstäblich alle in ihre Einzelsterne zerlegte. Ihm wird zugeschrieben, den Begriff geprägt zu haben Kugelsternhaufen in seinem Katalog von zweitausend neuen Nebeln und Sternenhaufen 1789 veröffentlicht.

Die Anzahl der bekannten kugelförmig Die Einwohnerzahl unserer Galaxie hat im Laufe der Zeit weiter zugenommen und lag 1915 bei 83, 1930 bei 93 und 1947 bei 97. Insgesamt waren es 152 Kugelsternhaufen Inzwischen wurden in unserer Milchstraße von geschätzten 180 Geben oder Nehmen 20 weitere entdeckt, die noch unentdeckt sind kugelförmig werden geglaubt, um hinter dem undurchsichtigen Gas und dem Staub unserer Galaxie verschleiert zu werden.

Globulars Erklären Sie ihren alten Geheimnissen

Unsere heutige Galaxie unterscheidet sich sehr von der Wolke aus kaltem Gas, die vor Milliarden von Jahren entstanden ist. Es ist keine kugelförmige Masse mehr, die hauptsächlich aus Wasserstoff besteht. Während Astronomen nicht zurücktreten und unsere Milchstraße als Ganzes beobachten können, können sie in den intergalaktischen Raum hinausschauen und andere Galaxien beobachten, von denen angenommen wird, dass sie unseren eigenen ähnlich sind.

Obwohl es seit langem bekannt ist, dass Galaxien wie unsere von Hunderten von Galaxien umgeben sind kugelförmigDie Frage, wie sich diese Kugelhaufen überhaupt gebildet haben, bleibt eines der faszinierendsten Rätsel der Astrophysik. Die Astronomen aus Liverpool und Heidelberg haben nun ihre neuen Supercomputersimulationen vorgestellt, um diese schwierige Frage zu lösen. Um dies zu erreichen, verwendeten die Wissenschaftler aktuelle Modelle von Kugelsternhaufen und wurden dabei unterstützt, den neuesten Stand der Technik zu nutzen ADLER Simulation der Galaxiengeburt. Das Projekt mit dem Titel Modellierung der Sternhaufenpopulation in kosmologischen Simulationen innerhalb von EAGLE–oder E-MOSAICS kurz – zeigt, wie die sich im Laufe von 13 Milliarden Jahren in Galaxien ändernden Bedingungen die Entstehung und Entwicklung von Galaxien beeinflussen kugelförmig.

Für ihre neue Studie begannen die Astronomen mit der Idee, dass kugelförmig Es bildet sich auf die gleiche Weise wie neugeborene Sternhaufen, die heute aus stark gasbeladenen Regionen benachbarter Galaxien stammen. E-MOSAICS half ihnen, diese Theorie an einer beobachteten Population von zu testen kugelförmig rund um unsere Milchstraße. "Die Simulationen zeigen, dass sich die ersten Sternhaufen wenige hundert Millionen Jahre nach dem Urknall bilden. In den folgenden Milliarden Jahren kommen weitere hinzu Kugelsternhaufen und sich letztendlich auf eine große Galaxie konzentrieren, die ungefähr so ​​angeordnet ist wie die Milchstraße ", erklärte Dr. Kruijssen am 6. April 2018 Pressemitteilung der Universität Heidelberg. Dr. Kruijssen ist Forschungsgruppenleiter am Institut für Astronomisches Rechnen Bei der Heidelberger Universitätszentrum für Astronomie (ZAH).

Vor dieser Studie waren einige ungewöhnliche Annahmen erforderlich, um den mysteriösen Ursprung von zu erklären Kugelsternhaufen. Die neuen Supercomputersimulationen offenbaren jedoch eine Erklärung, die völlig natürlich ist, wenn man die bekannte Physik der Sternentstehung verwendet und sie dann auf die Bedingungen anwendet, die im Uruniversum existierten. Laut Dr. Pfeffer, dem Hauptautor der Studie, kugelförmig sind das unvermeidliche Ergebnis intensiver Sternentstehung, als unser Kosmos noch jung war. Kurz nach der Urknallgeburt des Universums vor etwa 13,8 Milliarden Jahren waren die Gaswolken, die in den Galaxien herumschwebten, viel dichter als in den heutigen Galaxien.

Dr. Kruijssen erklärte am 6. April 2018 Pressemitteilung der Universität Heidelberg "Diese dichten Wolken haben die Bildung von Sternhaufen von bis zu einer Million Sternen sehr effizient befeuert. Einige von ihnen überlebten, um zu werden Kugelsternhaufen wir beobachten heute. "

Die Astronomen freuen sich auf den Einsatz E-MOSAICS Rekonstruktion der Entstehungsgeschichte von Galaxien auf der Grundlage der Entstehung ursprünglicher Sternhaufen. Auf diese Weise erhoffen sie sich ein neues Verständnis für die Entstehung unserer Milchstraße. Die neuen Ergebnisse wurden im Internet veröffentlicht Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.

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Source by Judith E Braffman-Miller

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