Ein "legacy sample" von Roten Riesensternen für galactische Archäologie: die Verbindung von Asteroseismologie, Spektroskopie und Gaia-Daten

• Antragstellerin: Dr. Marica Valentini
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 428473034

Galaktische Archäologie (GA) beschäftigt sich mit der Entstehung und Entwicklung unserer Galaxis. Sie hängt stark von der Messgenauigkeit fundamentaler Sternparameter wie Masse, Alter, chemische Zusammensetzung und Entfernung ab. Da Rote Riesen wegen ihrer Häufigkeit und hohen Leuchtkraft erlauben, verschiedene Komponenten der Galaxis (Halo, Dicke und Dünne Scheibe, zentraler Bulge) über große Entfernungen zu untersuchen, und eine großen Bereich an Masse, Alter und chemischer Zusammensetzung abdecken, sind sie die Hauptziele laufender und zukünftiger, spektroskopischer galaktischer Surveys.Bis vor kurzem war der Nutzen Roter Riesen für GA jedoch aus zwei Gründen sehr begrenzt: i) Die Schwierigkeit bei der Messung der Oberflächenschwerkraft, log(g), was die Bestimmung chemischer Häufigkeiten erschwert, da beide Größen gekoppelt sind, ii) der große Fehler, ca. 80%, auf die Altersbestimmung mit der klassischen Methode der Isochronen-Anpassung. Hochentwickelte Modelle der chemo-dynamischen Galaxienentwicklung müssen aber sehr viel stärker durch Beobachtungen beeschränkt werden.Mit Ankunft der Asteroseismologie (AS) hat sich die Situation geändert. AS ermöglicht, Sternmassen auf 10%, das Alter auf 30% und log(g) auf 1% Fehler zu bestimmen, zehn Mal besser als mit der klassischen spektroskopischen Analyse. Wir haben eine Methode und Werkzeuge entwickelt, um AS mit Spektroskopie zu kombinieren: i) Eine Pipeline zur spektroskopischen Analyse, die iterativ die mit AS ermittelten log(g)-Werte nutzt, und ii) ein Werkzeug auf Basis Bayesscher Statistik zur Bestimmung von Sternmassen und -altern, das AS-gemessene Größen mit genauen, aus spektroskopischen und Gaia-Daten abgeleiteten Sternatmosphärenparametern kombiniert.Wir schlagen vor, unseren Ansatz anzuwenden, um eine Gesamtheit an Roten Riesen mit genauen Entfernungen, Massen, Altern und chemischen Häufigkeiten zu erheben: das “Red Giant Legacy Sample”. Alle benötigten Daten wurden bereits gesammelt: spektroskopische Daten von diversen Surveys sowie aus zusätzlich eingeworbener Teleskopzeit (GES, APOGEE, RAVE, ESO) und AS-Daten verschiedener Weltraummissionen (CoRot, Kepler, K2, TESS). Diese Daten werden wir mit unseren Werkzeugen analysieren. Dieses beispiellose Sample wird die Erforschung unterschiedlicher Regionen der Galaxis erlauben und einzigartige Einsichten speziell in den Halo und den Bulge ermöglichen. Zuletzt wird das Legacy Sample zur Kalibrierung und dem Training datengetriebener Analysen künftiger spektroskopischen Surveys (z.B. 4MOST) dienen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen