Ein spektroskopischer Zensus von galaktischen Kugelsternhaufen mit MUSE

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Dreizler, seit 9/2017
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 364959081

Kugelsternhaufen galten lange Zeit als simple Gebilde - bestehend aus einer einzigen stellaren Population, die vor mehreren Milliarden Jahren entstanden ist. In den letzten Jahren konnte mittels hochaufgelöster photometrischer und spektroskopischer Beobachtungen jedoch gezeigt werden, dass nahezu alle Kugelsternhaufen aus mindestens zwei stellaren Populationen bestehen. Diese Entdeckung hat neue Fragestellungen aufgeworfen - etwa, ob sich die unterschiedlichen Populationen auch hinsichtlich ihrer Dynamik unterscheiden. Obwohl dies aufgrund der kurzen Relaxationszeiten der meisten Kugelsternhaufen nicht zu erwarten wäre, gibt es etwa Hinweise darauf, dass die Häufigkeit von Doppelsternen in der später entstandenen Population geringer ist als in der Ursprungspopulation. Auch abseits der Frage der multiplen Populationen spielen Doppelsterne eine wichtige Rolle für unser Verständnis von Kugelsternhaufen, etwa durch ihren Einfluss auf die Zeitskala des Kernkollapses. Darüber hinaus eröffnen sie eine Möglichkeit, die Verteilung stellarer Überreste, etwa von Neutronensternen oder schwarzen Löchern, zu charakterisieren. Diese beeinflusst maßgeblich die Dynamik im Zentrum des Haufens und ist daher wichtig, um die Frage zu beantworten, ob Kugelsternhaufen mittelschwere schwarze Löcher enthalten, mit Massen im Bereich von einigen hundert bis zehntausend Sonnenmassen. Diese würden die Lücke schließen zwischen den stellaren und den supermassiven schwarzen Löchern, die man in den Zentren von Galaxien findet. Antworten auf diese Frage zu finden ist nur möglich mit Hilfe großer Stichproben spektroskopisch beobachteter Sterne. Als Mitglied im Konsortium zum Bau des Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) haben wir in den letzten 10 Jahren nicht nur bei der Konstruktion des Instruments maßgeblich mitgewirkt, wir haben durch intensive Vorarbeiten auch die wissenschaftliche Nutzung der garantierten Beobachtungszeit (GTO) mitgestaltet. Unser Hauptaugenmerk lag hierbei auf der Entwicklung von Techniken, die die Effizienz spektroskopischer Beobachtungen in Kugelsternhaufen signifikant steigern. Dadurch sind wir in der Lage, mit überschaubaren Beobachtungszeiten Stichproben von etwa 10.000 Sternen pro Kugelsternhaufen zu sammeln und zu analysieren. In der GTO-Zeit führen wir derzeit ein umfangreiches Programm (etwa 100 Stunden Beobachtungszeit) in 25 galaktischen Kugelsternhaufen durch, das die folgenden Fragen beantworten soll: Existieren Schwarze Löcher in den Zentren von Kugelsternhaufen? Wenn ja, wie hängen deren Eigenschaften mit denen der Haufen zusammen? Wie hoch ist der Doppelsternanteil in den Haufen? Wie hängt dieser ab von den Haufeneigenschaften, den unterschiedlichen stellaren Populationen oder von der radialen Position im Haufen?

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Sebastian Kamann, bis 8/2017