Klobulární hvězdokupy jsou hustě uspořádané soubory starých hvězd. Mají zhruba kulovitý tvar a obsahují statisíce a někdy i miliony hvězd. Jejich studium pomáhá astronomům odhadnout stáří vesmíru nebo zjistit, kde leží střed galaxie.
Podle webových stránek HyperPhysics Georgijské státní univerzity je v galaxii Mléčná dráha známo asi 150 kulových hvězdokup. Stáří většiny z nich se odhaduje na nejméně 10 miliard let a obsahují jedny z nejstarších hvězd v galaxii. Hvězdokupy pravděpodobně vznikly velmi brzy, ještě předtím, než se galaxie zploštila do spirálního disku.
Některé kulové hvězdokupy, jako například Messier 13 (M13) v souhvězdí Herkula, lze pozorovat pouhým okem. Jsou pěkné na pohled, ale v astronomických kruzích začaly zářit až po vynálezu dalekohledů. Díky dalekohledům bylo možné hvězdy v těchto hvězdokupách pozorovat zblízka. Většinou se jedná o červené hvězdy s nízkou hmotností a žluté hvězdy se střední hmotností – žádná z nich není hmotnější než 0,8 hmotnosti Slunce, uvádí HyperPhysics.
Několik dalších obecných pozorování kulových hvězdokup podle Pensylvánské státní univerzity: nacházejí se ve všech směrech oblohy, hustota hvězd v kulové hvězdokupě je mnohem větší než hustota hvězd v okolí Slunce a bylo zjištěno, že hvězdokupy neobsahují žádný plyn. Množství všech prvků těžších než helium je pouze 1 až 10 procent množství stejných prvků ve Slunci.
Fyzika
Klobulární hvězdokupy vznikly z obřích molekulárních mračen neboli obrovských mas plynu, které při kolapsu tvoří hvězdy. Protože v současnosti je k dispozici méně volného plynu než na počátku vesmíru, kulové hvězdokupy dnes obecně nemohou vznikat.
V galaxii poblíž Mléčné dráhy zvané Velké Magellanovo mračno však kulová hvězdokupa vzniká. Je to proto, že se v ní nachází neobvyklé množství plynu, řekl serveru Space.com Harvey Richer, astrofyzik z Univerzity Britské Kolumbie v kanadském Vancouveru
V kulových hvězdokupách sice můžeme pozorovat více generací hvězd, ale děje se to tak, že další generace se vyvíjejí z té první. První skupina hvězd pohltí většinu plynu a pak, když zemřou (o miliony let později), plyn vyvrhnou. To znamená, že věkový rozdíl mezi jednotlivými generacemi hvězdokupy je malý, méně než 1 procento stáří kulové hvězdokupy, dodal Richer.
Mladší hvězdy mají těžší prvky a více hélia než jejich starší souputníci a mají také jiné pohyby než starší hvězdy. Nedávný výzkum pomocí Hubbleova vesmírného dalekohledu odhalil, že původní populace je v kulové hvězdokupě více soustředěna, zatímco novější hvězdy se pomalu rozptylují směrem ven.
Každá kulová hvězdokupa se pohybuje jako celek ve své hostitelské galaxii, ale uvnitř hvězdokupy se hvězdy pohybují také jednotlivě a náhodně – téměř jako molekuly v plynu, řekl Richer. Jednotlivé pohyby hvězd působí jako štít, který jim brání v tom, aby do sebe nakonec narazily. Gravitace však zároveň působí jako lepidlo, které brání tomu, aby se hvězdokupa rozletěla.
Globulární hvězdokupy také rotují, ale ne tolik jako galaxie, například Mléčná dráha. Je to proto, že původní plynné mračno, ze kterého hvězdokupy vznikly, také nerotovalo rychle, řekl Richer. Mírná rotace je však na hvězdokupách patrná, protože jsou trochu zploštělé, což ukazuje na pohyb. Typická rotace se pohybuje mezi 5 až 10 kilometry za sekundu (3 až 6 mil/h). Naproti tomu Mléčná dráha rotuje rychlostí 250 km/s (155 mil/s).
Dřívější objevy
První dvě oficiálně objevené a pojmenované hvězdokupy v době teleskopů byly podle Encyclopedia Britannica M22 (ve Střelci, v roce 1665) a Omega Centauri v Kentaurovi. Stejně jako M13 je i Omega Centauri viditelná pouhým okem, ale jako kulová hvězdokupa byla klasifikována až po prozkoumání dalekohledem.
M22 byla pozoruhodným objevem nejen pro svůj brzký objev, ale také pro stáří hvězd v ní. Stáří hvězd se pohybuje mezi 12 a 13 miliardami let, což ji podle Evropské kosmické agentury datuje blízko vzniku vesmíru před 13,8 miliardami let.
„Není to tak překvapivé, protože se jedná o jednu z nejjasnějších kulových hvězdokup viditelných ze severní polokoule, která se nachází v souhvězdí Střelce, poblíž Galaktické výduti – husté masy hvězd ve středu Mléčné dráhy,“ uvádí ESA.
Je složité najít M13 pouhým okem, ale pokud je obloha obzvláště tmavá a jasná, je to možné, píše ESA. Omega Centauri i M13 byly objeveny Edmundem Halleyem v 18. století; Halley je známý především jako astronom, který přišel na to, že se Halleyova kometa pravidelně vrací k Zemi.
„Jak napsal Halley: ‚Je to jen malá skvrna, ale ukazuje se pouhým okem, když je obloha klidná a Měsíc chybí,'“ napsala ESA. O několik století později byla M13 také cílem poselství radioteleskopu Arecibo mimozemšťanům v roce 1974.
V roce 1917 si astronom Harlow Shapley při studiu cefeid, určitého druhu proměnných hvězd v každé hvězdokupě, všiml, že tyto hvězdy září předvídatelnou jasností v závislosti na vzdálenosti od přijímače. Podařilo se mu vypočítat vzdálenosti těchto hvězd, což odhalilo, že galaktický střed se nachází v souhvězdí Sagitarrius.
Shapley si také všiml, že kulové hvězdokupy jsou rozmístěny symetricky kolem galaxie, ale že jsou rozmístěny rovnoměrně nad i pod galaktickou rovinou, čímž jako by se samotné rovině vyhýbaly.
Shapleyho model výrazně zvětšil velikost galaxie a posunul sluneční soustavu – a lidstvo – dále od jejího středu. Podle Amerického fyzikálního institutu však Shapley věřil, že vesmír je „jediná, obrovská, všezahrnující jednotka“. Na základě Shapleyho výzkumu objevil Edwin Hubble kulové hvězdokupy, které byly ještě vzdálenější – až desetkrát vzdálenější – a které se nacházely mimo Mléčnou dráhu, v jiných galaxiích. Shapley byl údajně rád, že jeho teorie byly vyvráceny.
Přínos Hubbla
Jmenovaný Hubblův vesmírný dalekohled je obzvláště produktivní, pokud jde o pozorování kulových hvězdokup, protože nejsou zakryty zemskou atmosférou. Díky absenci mihotání hvězd se hvězdy dostávají do ostřejšího zorného pole. To usnadňuje výpočet jejich vzdálenosti a vlastností. Jen v jedné oblasti souhvězdí Panny, jak napsala NASA ve své zprávě v roce 2008, odhalil dalekohled více než 11 000 kulových hvězdokup.
Dalekohled zároveň napověděl, proč je v M87 (která je zasazena do stejné oblasti) více hvězdokup, než by se dalo očekávat. Je to proto, že M87 a jí podobné hvězdokupy vznikly ve velmi hustých oblastech vesmíru, které poskytovaly příznivější podmínky pro zrod hvězd, který probíhá v oblacích plynu zvaných mlhoviny.
Hubble také zničil dlouholetý názor astronomů, že kulové hvězdokupy obsahují vždy hvězdy přibližně stejného stáří. Nejhmotnější kulové hvězdokupy se pravděpodobně chytají veškerého materiálu, který je poblíž, a rodí nové generace hvězd, napsala NASA v minulé zprávě.