Die Magellanschen Wolken im “Middle Ages”

• Antragstellerin: Professorin Maria-Rosa Cioni, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 550131653

Dynamische Wechselwirkungen zwischen Galaxien verändern ihren Baryonengehalt und ihre geometrische Struktur. Die Große und die Kleine Magellansche Wolke, die massereichsten und leuchtkräftigsten nahen Zwerggalaxien, haben mehrfach miteinander und mit der Milchstraße interagiert. Obwohl sich die Sterne seit Beginn des Universums gebildet haben, kam es vor einigen Gyr, dem "Middle Ages", zu bedeutenden Veränderungen in ihnen. Durch die Bestimmung der Sternbewegungen und der Häufigkeit verschiedener chemischer Elemente sollen in dieser Studie die strukturellen Merkmale interpretiert werden, die sich aus dynamischen Wechselwirkungen ergeben. Das Projekt zielt auf entwickelte Riesensterne, die in großer Zahl die Magellanschen Wolken bevölkern und meist vor einigen Gyr entstanden sind. Diese asymptotischen Riesensterne (AGB) erzeugen viele Elemente und Moleküle, produzieren Staub, ändern regelmäßig ihre Leuchtkraft und entwickeln starke stellare Winde. AGB-Sterne sind wichtige Indikatoren für die Sternentwicklung, die Sternpopulationen und die Entfernungen, aber ihre Erforschung ist bekanntermaßen sehr komplex. Bisherige Untersuchungen waren auf Aufnahmen in mehreren photometrischen Bändern und auf kleine spektroskopische Stichproben beschränkt. Hier schlagen wir vor, eine systematische Analyse einer großen Anzhal von AGB-Spektren durchzuführen, um eine chemische und kinematische Kartographie der Magellanschen Wolken im Middle Ages” zu erstellen. Zunächst geht es bei diesem Projekt um die Analyse von etwa 4.000 Nahinfrarotspektren von APOGEE zur Ableitung von Radialgeschwindigkeiten, stellaren Parametern (z. B. Temperatur, Schwerkraft, Metallizität, Mikroturbulenzgeschwindigkeit) und Elementhäufigkeiten (z. B. C, N, O, Na, Mg, Al, Si, Ca, Ti, Fe). Das zweite Projekt ist die Entwicklung eines Software-Codes zur (gleichzeitigen) Verarbeitung von optischen und Nahinfrarot-Spektren von AGB-Sternen. Die optischen Spektren sind entweder in der Literatur vorhanden, wurden anhand synthetischer Modelle erstellt oder mit dem MOONS-Instrument beobachtet. Die dritte Aufgabe ist die Analyse des ersten Jahres der spektroskopischen Beobachtungen mit der 4MOST-Anlage, die als Teil eines Konsortiums in fünf Jahren über 35.000 AGB-Sterne in den Magellanschen Wolken untersuchen wird. Dies wird mit dem neu entwickelten Code durchgeführt, der auch Teil der 4MOST-Pipeline sein wird. Aus den APOGEE-Daten werden räumliche Karten der Verteilung von Sichtliniengeschwindigkeiten und Elementhäufigkeiten erstellt und in den folgenden Schritten verfeinert. Ihr Vergleich mit Karten von Sternen unterschiedlichen Alters und mit Morphologiekarten wird die Rolle der AGB-Sterne bei der Entstehung und Entwicklung der Magellanschen Wolken bestimmen. Dieses Projekt kombiniert das Fachwissen des Antragstellers über die stellare Population der Magellanschen Wolken mit dem Fachwissen und den Fähigkeiten des Mercator-Stipendiaten bei der Bestimmung der Elementhäufigkeiten von AGB-Sternen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich, Italien
• Kooperationspartner: Professor Dr. Mathias Schultheis; Dr. Emanuele Spitoni