Identifizierung von Schnellläufersternen und Neutronensternen aus Supernovae und dynamischer Interaktion

• Antragsteller: Professor Dr. Ralph Neuhäuser
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 437190647

Schnellläufersterne entkommen multiplen Sternen oder Haufen durch gravitative Wechselwirkung - oder durch eine Supernova (SN): Frühere Begleiter von Kern-Kollaps-SN-Vorläufersternen fliegen mit ihrer aktuellen Bahngeschwindigkeit geradeaus weiter;falls ein Neutronenstern entstanden ist, erhält dieser einen SN-Stoss.Mit hochpräzisen Gaia-Daten kann man nun die Bewegung von Schnellläufersterne in 3D zurückberechnen. Auch für Neutronensterne ist die 3D-Position meist bekannt, ebenso ihre 2D Eigenbewegung (ihre Radialgeschwindigkeit ist meist unbekannt und wird dann in einer Monte-Carlo-Simulation aus der wahrscheinlichsten Verteilung entnommen). Somit können wir nun Schnellläufersterne zurückberechnen, um Systeme zu finden, die durch dynamische Wechselwirkung ungebunden wurden - und wir können alle Neutronensterne zurückberechnen, um Paare zu finden, die zur gleichen Zeit an der gleichen Stelle waren, also bei einer SN in einem Doppelstern ungebunden wurden. Z.Z. sind rund 400 Neutronenstern mit Position, Entfernung und Eigenbewegung bekannt. Die Hauptziele des Projektes sind: (a) Zusammenstellung eines ersten Katalogs von Schnellläufersternen mit Gaia-Daten und Untersuchung der Häufigkeit von Schnellläufersternen um junge Sternhaufen herum: Welcher Anteil an Schnellläufersternen (bzw. Masse) wird herausgeschleudert?Was ist deren Massen- und Geschwindigkeits-Verteilung? (b) Suche nach Schnellläufer-Pulsar-Paaren aus SNe in Doppelsternen. Wir können dann die Masse des SN-Vorläufersterns bestimmen aus dessen Lebenszeit (Differenz aus Assoziationsalter und Flugzeit seit SN), und wir können die SN-Stoss-Geschwindigkeit untersuchen.(c) Suche nach Schnellläuferstern-Paaren aus multiplen Sternen, die dynamisch aufgebrochen wurden. Durch einen Vergleich von (b) und (c) kann auch ermittelt werden, wie effektiv diese beiden Mechanismen sind, um Schnellläufersterne zu produzieren. Mit den neuen Gaia-Daten können wir beim Verständnis der Entstehung von Schnellläufersternen einen grossen Schritt vorwärts erwarten - sowohl aus SNe in Doppelsternen als auch durch dynamische Wechelwirkung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen