Eine Analyse der Fingerabdruecke der Ersten Sterne: Chemische Häufigkeiten in den ältesten Sternen

• Antragstellerin: Dr. Cristina Chiappini Moraes Leite
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 283705981

Schon bald nach dem Urknall veraenderten die ersten Sterngenerationen (hier die Ersten Sterne genannt) dramatisch den Lauf der Geschichte des Universums, indem sie das primordiale Gas durch Sternwinde und Supernova-Explosionen mit Elementen anreicherten, die schwerer sind als Helium, den sogenannte Metallen.Heute jedoch sind diese Sterne lange vergangen. Um die Theorie zur Entstehung dieser Ersten Sterne einzugrenzen, bleibt uns also nur, nach den Fingerabdruecken zu suchen, die die Ersten Sterne in den aeltesten, noch lebenden Sternen hinterlassen haben, und zwar in unserem eigenen Hinterhof: der Milchstrasse und ihren Satelliten. Bislang hat die Galaktischen Archaeologie die Straetgie verfolgt, in aufgeloesten Sternpopulationen die chemische Elementhaeufigkeiten jeweils der metallaermesten Sterne mit den Vorhersagenverschiedener Modelle der Ersten Sterne zu vergleichen. Diesem Ansatz jedoch liegen zwei Annahmen zugrunde: a) Die metallaermsten Sterne sind auch die aeltesten und b) diese Sterne zeigen in ihrer Atmosphre tatsaechlich noch die Elementhaeufigkeiten des Gases, aus dem sie entstanden sind und das von einer (oder wenigen) Supernova(e) angereichert wurde. Die Zeit ist reif, diesen durchaus brauchbaren, aber doch sehr einfachen Ansatz durch einen weitaus fortschrittlicheren zu ersetzen, der das Potential eines echten Durchbruchs auf diesem Forschungsfeld in sich birgt. Mithilfe von Smoothed-Particle-Hydrodynamics-Simulationen werden wir die fruehesten Phasen des Galaxienaufbaus im komologischen Kontext simulieren, inklusive einer detaillierten Chemie. Die Neuheit unseres Ansatzes besteht darin, dass der grosse Parameterraum der alternativen Szenarien zur Nukleosynthese mithilfe eines Models der inhomogenen chemischen Entwicklung erforscht und nur die besteNukleosynthese in den SPH-Simulationen implementiert wird. Derzeit gibt es keine kosmologische Simulation mit dem Detailgrad der Chemie, den wir hier anstreben. Mit diesem Werkzeug werden wir zum allersten Mal die einzigartige Information erforschen, die in der Streuung der Haeufigkeitenveraeltnisse von Schluesselelementen enthalten ist, und zwar in drei unterschiedlichen Umgebungen, in der alte Sterne mit sehr unterschiedlichen Entstehungsgeschichten existieren: im Halo, im Bulge, sowie in der dicken Scheibe. Unser endgueltiges Ziel ist es, Eigenschaften der Ersten Sterne (ihr Massenspektrum etc.) einzugrenzen. Unsere Modellrechungen koennen direkt mit den grossen Mengen an nun verfuegbaren Daten verglichen werden. Mitunseren Rechungen werden wir sicherstellen, dass die Fruechte dieser enormen beobachterischen Anstrengen geerntet werden koennen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Brasilien, Großbritannien, Schweiz
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Beatriz Barbuy, Ph.D.; Professor Dr. Norbert Christlieb; Professor Raphael Hirschi, Ph.D.; Professor Georges Meynet, Ph.D.; Cecilia Scannapieco, Ph.D.