Die Bildung ruhender Schwarzer-Loch-Doppelsterne: ein Schlüssel zu Massentransfer und Sterndynamik

• Antragstellerin: Professorin Dr. Michela Mapelli
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 546850815

Jüngste spektroskopische und astrometrische Messungen eröffnen ein neues Fenster zu ruhenden Schwarzen Löchern, die Mitglieder von losgelösten Doppelsternsystemen mit einem stellaren Begleiter sind. Diese liefern ergänzende Informationen zu Verschmelzungen binärer Schwarzer Löcher und stellen ein getreues Porträt der Populationen Schwarzer Löcher im lokalen Universum dar. Die beiden mit Gaia entdeckten Systeme, Gaia BH1 und BH2, werfen eine Reihe von Fragen zur Entstehung ruhender Schwarzer Löcher auf: Ihre Umlaufzeiten sind gleichzeitig zu kurz, um ohne Massentransfer entstanden zu sein, und zu lang für den traditionellen Formalismus der gemeinsamen Hülle. Die Exzentrizität von VFTS 243, die fast bei Null liegt, lässt sich nur schwer mit Geburtskicks vereinbaren, während die beiden Kandidaten in NGC3201 wichtige Auswirkungen auf die Dynamik von Schwarzen Löchern in Kugelsternhaufen haben. DoBlack wird die Bildung ruhender Schwarzer Löcher mit Hilfe spezieller Modelle für die Entwicklung von Doppelsternhaufen und N-Körper-Simulationen von Sternhaufen untersuchen. Wir werden eine große Anzahl von Simulationen zur Populationssynthese durchführen und dabei die Auswirkungen des Stabilitätskriteriums des Massentransfers, der Akkretionseffizienz, des Drehimpulstransports, der Geburtskicks und des Formalismus der gemeinsamen Hülle untersuchen. Unsere vorläufigen, idealisierten Tests zeigen, dass konservativer Massentransfer natürlich zur Bildung von Gaia BH1-ähnlichen Systemen führt. Wir werden auch die Entwicklung von Schwarzen Löchern in offenen und Kugelsternhaufen mit neuen, aktuellen direkten N-Körper-Simulationen untersuchen. Schließlich werden wir die Population ruhender Schwarzer Löcher in der Milchstraße vorhersagen, indem wir ein anhand von Beobachtungen kalibriertes Besancon-Modell verwenden. Unsere Simulationen werden wichtige Auswirkungen auf die Entwicklung massereicher Doppelsternsysteme und die Sterndynamik haben und einen Maßstab für künftige spektroskopische Durchmusterungen sowie für die Interpretation der Gaia Data Release 4 bilden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen