Guľová hviezdokopa

Guľové hviezdokopy majú guľový tvar s rozmermi 50 – 400 svetelných rokov. V strede hviezdokopy je hustota hviezd až niekoľkotisíckrát väčšia, ako v okolí Slnka. Napríklad hviezdokopa 47 Tucanae má hustotu v jadre približne 1 000 hviezd na kubický svetelný rok. Vzdialenosti medzi jednotlivými hviezdami v jadre sa počítajú na svetelné týždne. Hustota hviezd je taká veľká, že v niektorých hviezdokopách sa ani najväčšími ďalekohľadmi nepodarí rozlíšiť v jadre jednotlivé hviezdy – javí sa ako jednoliata žiariaca plocha. Smerom k okrajom hustota hviezd klesá, vo vonkajších oblastiach predstavuje len desaťnásobok hustoty hviezd v okolí Slnka. Guľové hviezdokopy neobsahujú hmloviny a netvoria sa v nich nové hviezdy, aj keď aj tu existujú výnimky – takou je napríklad Omega Centauri. Hviezdokopy sa časom nerozpadajú, na rozdiel od otvorených hviezdokôp.

Hviezdy tvoriace guľovú hviezdokopu sú až na pár výnimiek veľmi staré. Dokazuje to menší obsah spektrálnych čiar kovov v ich spektrách, ako majú hviezdy galaktického disku. Ide o hviezdy tzv. populácie II, ktoré vznikli na začiatku formovania Galaxie z vodíka a hélia. Vtedy ešte nebol plyn zahustený v galaktickom disku, čo dokazuje aj ich rozloženie: Guľové hviezdokopy rovnomerne obklopujú jadro Galaxie v guľovom priestore s polomerom 70 000 svetelných rokov. Sú koncentrované smerom k stredu Galaxie a až 60 % z nich leží k jadru bližšie ako Slnko. Preto sú na guľové hviezdokopy bohaté súhvezdia v smere ku galaktickému stredu: Strelec, Škorpión a Hadonos. Zo 149 známych guľových hviezdokôp, 136 (91,3 %) je koncentrovaných v pologuli sústredenej okolo súhvezdia Strelec, zatiaľčo iba 13 hviezdokôp (8,7 %) je na druhej strane oblohy (medzi nimi M79). Táto zreteľná anizotropia v rozložení guľových hviezdokôp mala historický význam, pretože z toho Harlow Shapley v roku 1917 odvodil, že sa stred našej galaxie nachádza v značnej vzdialenosti v smere do súhvezdia Strelca a nie je blízko našej slnečnej sústavy, ako sa ľudia predtým domnievali.

Dnes je v Galaxii známych 135 guľových hviezdokôp a ich celkový počet sa odhaduje na 200. Medzihviezdne mračná prachu a plynu však zakrýva výhľad na tie zostávajúce. Najhmotnejšia guľová hviezdokopa Galaxie je Omega Centauri. Ostatné galaxie majú samozrejme tiež guľové hviezdokopy a mnohé omnoho viac: v galaxii M87 (Virgo A) sa ich nachádza až niekoľko tisíc.

Medzi guľové hviezdokopy viditeľné na severnej oblohe patrí napríklad M13 alebo Veľká hviezdokopa v Herkulovi. Našou najbližšou guľovou hviezdokopou je M4 v súhvezdí Škorpión.

Guľová hviezdokopa M15 v súhvezdí Pegas na fotografii z Hubblovho vesmírneho ďalekohľadu

Vzdialenosť guľových hviezdokôp sa určuje pomocou premenných hviezd typu RR Lyrae. Vzhľadom na ich častý výskyt v hviezdokopách boli guľové hviezdokopy kedysi nazývané premenné hviezdokopy. V niekoľkých guľových hviezdokopách boli objavené planetárne hmloviny; zdá sa, že ide o výnimočný jav vzhľadom na krátku životnosť planetárnych hmlovín. Guľové hviezdokopy obsahujú taktiež značný počet bielych trpaslíkov a menšie množstvá neutrónových hviezd, z ktorých sa niektoré prejavujú ako pulzary. Keďže tieto útvary sú pozostatky starých hviezd, ich prítomnosť v hviezdokopách naznačuje vysoký vek celej hviezdokopy.

Vek guľových hviezdokôp sa určuje pomocou HR-diagramu. Niektoré majú už 10 až 12 miliárd rokov.

Osobitným druhom guľových hviezdokôp sú modré guľové hviezdokopy – útvary zložené z veľmi mladých hviezd. Hmlovina Tarantula (NGC 2070) vo Veľkom Magellanovom mračne a NGC 604 v M33 obsahujú extrémne rozsiahle difúzne hmloviny s veľkou hmotnosťou, z ktorých sa pravdepodobne utvoria guľové hviezdokopy. Veľké množstvo, viac než 100 mladých guľových hviezdokôp, bolo nedávno detegované v M82, nepravidelnej galaxii za Miestnou skupinou. V našej Galaxii sa však z neznámych dôvodov mladé guľové hviezdokopy nevyskytujú.

Hviezdy v hviezdokopách vykonávajú množstvo pohybov. Všetky hviezdy, ktoré tvoria guľové hviezdokopy ale aj v mnohých otvorených hviezdokopách, obiehajú okolo hmotného stredu kôp a príležitostne gravitačne vzájomne pôsobia s hviezdami, ktoré prechádzajú veľmi blízko. Obežné dráhy hviezd okolo stredu kopy nie sú väčšinou kruhové ako obežné dráhy planét v našej slnečnej sústave. Hviezdy v hviezdokopách často padajú priamo do stredu a mnohokrát sa pohybujú po nezvyčajných a zložitých slučkách. Vzhľadom na rozsiahly priestor vo vnútri kôp ale dochádza k zrážkam hviezd len zriedkavo.

Guľové hviezdokopy obiehajú jadrá galaxií po veľmi excentrických elipsách a nezúčastňujú sa rotácie galaktického disku. Jeden obeh okolo galaktického stredu Mliečnej cesty im trvá zhruba miliardu rokov. Počas obehu sú náchylné k rôznym poruchám:

• niektoré ich hviezdy unikajú, keď dostávajú náhodné zrýchlenie pri vzájomných stretnutiach,
• pôsobí na ne slapová sila z materskej galaxie, najsilnejšie je toto pôsobenie v miestach ich dráhy, ktoré je najbližšie ku galaktickému stredu (perigalaktikum),
• každý prechod cez galaktický rovník, rovnako ako blízka zrážka s väčšou alebo hmotnosťou podobnou hviezdokopou alebo veľkého hmlovinového mračna prispieva k poruchám,
• hviezdne evolučné pôsobenie a strata plynu prispieva k znižovaniu hmotnosti hviezdokopy.

Tieto poruchy sú v porovnaní s menej hustými a menej početnými otvorenými hviezdokopami podstatne pomalšie, ale napriek tomu smerujú k rozpadu hviezdokopy. Súčasné existujúce hviezdokopy sú pravdepodobne zvyškom podstatne väčšej populácie. Odhaduje sa, že polovica hviezdokôp Galaxie prestane existovať v priebehu 10 miliárd rokov.