Sternhaufen sind Gruppen von Sternen mit gemeinsamer Entstehungsgeschichte oder gravitativer Bindung. Offene Sternhaufen und Kugelsternhaufen unterscheiden sich deutlich in Alter, Sternzahl, chemischer Zusammensetzung, räumlicher Dichte und galaktischer Umgebung.
Offene Sternhaufen: junge Familien in der galaktischen Scheibe
Offene Sternhaufen entstehen aus derselben Molekülwolke und enthalten typischerweise Dutzende bis viele Tausend Sterne. Viele sind relativ jung und liegen in der Scheibe der Milchstraße. Ihre Sterne besitzen ähnliche Entfernung und ein ähnliches Alter, aber unterschiedliche Massen. Damit sind sie wichtige Laboratorien für Sternentwicklung.
Junge offene Haufen können noch in Resten ihrer Entstehungswolke liegen. Heiße O- und B-Sterne können das umgebende Gas ionisieren, sodass Sternhaufen und Emissionsnebel gemeinsam auftreten. NGC 7380 im Wizardnebel ist ein typisches Beispiel für diese räumliche Verbindung.
Kugelsternhaufen: alte, dicht gepackte Systeme
Kugelsternhaufen enthalten meist Hunderttausende Sterne in annähernd kugelförmiger Verteilung und umkreisen die Galaxie häufig im Halo. Sie sind überwiegend sehr alt und metallarm im Vergleich zu jungen Populationen der galaktischen Scheibe. Im Zentrum können die Sternabstände extrem klein sein.
Dynamische Prozesse spielen über Milliarden Jahre eine große Rolle: Massensegregation, enge Begegnungen, Doppelsternsysteme und der Verlust von Mitgliedern verändern die Struktur. Kugelsternhaufen sind daher nicht bloß statische Sternkugeln.
Farb-Helligkeits-Diagramme machen Sternentwicklung sichtbar
Weil die Sterne eines Haufens näherungsweise gleich alt und gleich weit entfernt sind, lässt sich ihre Entwicklung besonders gut im Farb-Helligkeits-Diagramm untersuchen. Hauptreihe, Abzweigpunkt, Roter-Riesen-Ast und bei alten Haufen der Horizontalast liefern Informationen über Alter und Zusammensetzung.
Schon ein Astrofoto zeigt qualitativ Farbunterschiede: heiße Sterne wirken bläulich, kühlere Sterne gelblich bis rötlich. Für quantitative Photometrie reichen ästhetische Bildbearbeitungen jedoch nicht; dafür müssen Filter, Linearität und Kalibrierung kontrolliert werden.
Astrofotografie: Sternfarben, Auflösung und Dynamik
Für Sternhaufen sind RGB oder LRGB naheliegend, da die Sternfarben selbst ein wesentlicher Teil des Motivs sind. Schmalbandfilter helfen nur dann, wenn zusätzlich Emissionsnebel vorhanden ist. Bei Kugelsternhaufen ist die Dynamik des Helligkeitsbereichs anspruchsvoll: Der Kern darf nicht zu einer strukturlosen hellen Fläche verschmelzen, während schwache Außensterne sichtbar bleiben sollen.
Gute Sternabbildung, korrekte Farbbalance und eine kontrollierte Schärfung sind wichtiger als extreme Kontraststeigerung. Bei offenen Haufen kann ein größeres Gesichtsfeld zusätzlich die Einbettung in Staub- oder Nebelstrukturen zeigen.
Offene und Kugelsternhaufen sind physikalisch sehr verschieden
Offene Sternhaufen entstehen gemeinsam aus Molekülwolken in galaktischen Scheiben. Sie enthalten typischerweise von einigen Dutzend bis zu vielen Tausend Sternen und sind im Vergleich zu Kugelsternhaufen locker gebunden. Durch interne Dynamik, stellare Massenverluste und gravitative Störungen der Galaxie lösen sie sich im Lauf von Millionen bis Milliarden Jahren allmählich auf. Ihre Sterne besitzen annähernd dasselbe Alter und eine ähnliche ursprüngliche chemische Zusammensetzung, weshalb offene Haufen wichtige Laboratorien für Sternentwicklung sind.
Kugelsternhaufen enthalten meist Hunderttausende bis Millionen sehr alte Sterne in kompakter, annähernd sphärischer Verteilung. Sie befinden sich überwiegend im Halo und Bulge großer Galaxien und gehören zu den ältesten gebundenen Sternsystemen. Die klassische Vorstellung einer einzigen chemisch homogenen Sternpopulation ist inzwischen zu einfach: Viele Kugelsternhaufen zeigen mehrere Populationen mit charakteristischen Häufigkeitsunterschieden. Trotzdem liefern Farbe-Helligkeits-Diagramme ihrer Sterne besonders klare Tests der Sternentwicklungsmodelle.
Was die Aufnahme technisch verlangt
Sternhaufen sind Breitbandobjekte. RGB beziehungsweise LRGB erhält die Sternfarben, die von Temperatur, Spektraltyp, interstellarer Rötung und Kamerakalibrierung geprägt werden. Schmalbandfilter sind für die Sterne selbst ungeeignet, können aber bei jungen offenen Haufen in Emissionsnebeln eine zweite Informationsebene liefern. NGC 7380 ist dafür ein gutes Beispiel: Der Sternhaufen und das umgebende ionisierte Gas sind physikalisch miteinander verbunden, benötigen fotografisch aber unterschiedliche spektrale Behandlung.
Bei Kugelsternhaufen liegt die Schwierigkeit im Dynamikumfang. Das Zentrum kann sehr hell und dicht sein, während im Außenbereich schwache Einzelsterne liegen. Zu starke Streckung oder Schärfung lässt die Kernsterne zu einer strukturlosen Fläche verschmelzen. Kurze Einzelbelichtungen können Sättigung reduzieren; hohe Gesamtbelichtungszeit verbessert den schwachen Außenbereich. Gute Farbbalance ist besonders wichtig, weil eine künstliche Gleichfärbung der Sterne die astrophysikalisch interessanten Temperaturunterschiede verwischt.
