Selbstkonsistente atmosphärische Modelle für sehr massereiche Sterne und deren frühe Entwicklung in Clustern hoher Sterndichte

• Antragsteller: Professor Dr. Adalbert Wilhelm Alois Pauldrach (†)
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 246058756

Die Entwicklung von massereichen Sternhaufen mit hohen Dichten in ihren zentralen Bereichen wird maßgeblich von dynamischen Prozessen, die auf N-Körper-Wechselwirkungen zurückzuführen sind, beeinflusst. Ein daraus resultierendes Merger-Scenario kann dabei sehr massereiche Sterne (VMSs), die Massen von mehreren 1000 Sonnenmassen aufweisen, hervorbringen. Derartige Objekte können nicht nur die Entwicklung der betroffenen Galaxien nachhaltig beeinflussen, sondern vor allem die Entwicklung der Cluster selbst in entscheidender Weise prägen. In diesem Zusammenhang haben sich zum Beispiel starke Hinweise dafür ergeben, dass junge dichte Sternhaufen Schwarze Löcher mit einigen 1000 Sonnenmassen beherbergen. Ob solche Objekte, die als Brutstätten für die Ausbildung supermassereicher Schwarzer Löcher (SMBHs) in den Zentren zahlreicher Galaxien angesehen werden, sich auf direktem Weg aus VMSs entwickeln können, gilt es zu untersuchen.Dabei ist von Bedeutung, dass die Entwicklung sehr massereicher Sterne von deren ausgeprägten stellaren Winden und dem damit verbundenen Massenverlust nachhaltig beeinflusst wird. Für ein weitergehendes Verständnis der Entwicklung massereicher Sternhaufen ist also zunächst die Bestimmung der Massenverlustraten dieser außergewöhnlichen Objekte von Bedeutung. Diese setzt allerdings eine konsistente Behandlung des von Strahlungsprozessen dominierten physikalischen Zustands des ausströmenden Gases und des damit verbundenen hydrodynamischen Verhaltens voraus.In einer ersten grundlegenden Arbeit konnten derartige konsistente Modelle der expandierenden Atmosphären von VMSs bereits mit entsprechenden Entwicklungsrechnungen von dichten Sternhaufen kombiniert werden. Dabei bestätigte sich die naheliegende Vermutung, dass die berechneten Massenverlustraten, Windgeschwindigkeiten und spektralen Energieverteilungen die Ergebnisse der stellaren Entwicklungsrechnungen so deutlich beeinflussen, dass sich diese Objekte auf direktem Weg zu Schwarzen Löchern mittlerer Masse (IMBHs von einigen 1000 Sonnenmassen) entwickeln können.Darauf aufbauend besteht das primäre Ziel des vorliegenden Antrags in einer wesentlichen Weiterentwicklung der Simulation und Diagnostik der Atmosphären sehr massereicher Sterne vom Typ O. Basierend auf weiteren detaillierten Vergleichen mit Beobachtungen schließt dies eine präzisere Bestimmung der Häufigkeiten, der Windparameter und der Sternparameter mit ein. Die aus den Simulationen abgeleiteten grundlegenden Parameter sollen also einem Vergleich mit derzeitigen Vorhersagen hinsichtlich der Entwicklung von VMSs unterzogen werden, wobei insbesondere eine abschließende Untersuchung des Einflusses der präziser berechneten Massenverlustraten auf die Entstehung von IMBHs von Bedeutung ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Belgien
• Beteiligte Person: Professor Dr. Dany Vanbeveren