Massereiche Sterne bei geringem Metallgehalt: Eine empirische Untersuchung

• Antragsteller: Professor Dr. Wolf-Rainer Hamann
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 398753382

Seit der erstmaligen direkten Messung einer Gravitationswelle am 14.09.2015 konzentriert sich das wissenschaftliche Interesse verstärkt auf Sterne großer Masse. Die beiden Schwarzen Löcher, bei deren Verschmelzung diese Gravitationswelle entstand, hatten beide rund 30 Sonnenmassen, und müssen durch den Kollaps von Sternen entstanden sein, die ursprünglich noch viel massereicher waren. Man vermutet, dass diese Sterne in einer Umgebung mit geringem Metallgehalt entstanden sein müssen, weil dadurch der Sternwind schwächer ist und am Ende der Sternentwicklung eine größere Restmasse verbleibt, die zum Schwarzen Loch kollabiert. Massereiche Sterne sind noch relativ schlecht verstanden. Die meisten Untersuchungen gibt es natürlich für solche Sterne in unserer Galaxis. Die Übereinstimmung mit Sternentwicklungsrechnungen ist unbefriedigend. Die Unsicherheiten kommen wohl vor allem durch den Einfluss zweier schlecht bekannter Effekte, nämlich Massenverlust durch Sternwinde sowie innere Mischungsprozesse durch die Sternrotation. Unsere Milchstraße hat einen verhältnismäßig hohen Metallgehalt. Galaxien mit niedrigem Metallgehalt, wie sie als Herkunftsort der oben erwähnten Gravitationswellen-Vorgänger vermutet werden, gibt es in unserer unmittelbaren kosmischen Nachbarschaft auch, nämlich die Kleine Magellansche Wolke. Sie steht so nahe, dass die relativ hellen massereichen Sterne auch dort individuell untersucht werden können. Rund die Hälfte aller massereichen Sterne dieser Zwerggalaxie gehören zu dem noch ziemlich jungen Sternhaufen NGC346. Dieser Haufen ist somit ideal, um die komplette Population an massereichen Sternen in einem "Starburst" von geringem Metallgehalt zu studieren. Zu diesem Zweck haben wir die Spektren der masseichen Sterne in NGC346 aufgenommen. Im sichtbaren Licht haben wir den Ganzfeld-Spektrographen MUSE der Europäischen Südsternwarte ESO verwendet. Dieses neuartige Instrument nimmt von jedem Bildpixel des Gesichtsfelds das Spektrum auf. Da für die vollständigen Spektralanalysen der ultraviolette Spektralbereich ebenso notwendig ist, haben wir auch Beobachtungszeit mit dem Hubble-Weltraumteleskop beantragt undbewilligt bekommen. Mit dem Langspalt-Spektrographen STIS werden großeTeile des Sternhaufens mosaikartig abgedeckt. Mit dem vorliegenden Projekt sollen diese aktuellen Daten zeitnah analysiert werden. Die wissenschaftliche Auswertung erstreckt sich u.a. auf folgende Fragen: Wie unterscheidet sich die Population gegenüber Regionen mit höherem Metallgehalt? Wie hoch ist der Massenverlust bei diesem niedrigen Metallgehalt? Welchen Einfluss hat dieser auf die Entwicklungswege der Sterne? Wie ist die statistische Verteilung der Sternmassen? Die einzigartigen neuen Beobachtungen dieses Sternhaufens erlauben auch seine Untersuchung als Ganzes. Hierfür soll die Rückwirkung modelliert werden, die durch die Strahlung und die Winde der Sterne auf die diffus verteilte Materie ausgeübt wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich(e): Professorin Dr. Lida Oskinova