Junge massereiche Sternhaufen in 3D - spektrophotometrisches Kartographieren mit MUSE

• Antragsteller: Dr. Peter Zeidler
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 398719443

Die meisten Sterne entstehen in Haufen. Die Mehrheit dieser Haufen löst sich innerhalb von ein paar Millionen Jahren auf und bildet die galaktische Feldpopulation. Die dichtesten und massereichsten Sternhaufen haben das Potential gravitativ gebunden zu bleiben und lange zu leben. Über die physikalischen Prozesse und die wechselseitige Beeinflussung zwischen stellarer Haufenpopulation und ihrer HII-Region ist noch nicht viel bekannt, weil Informationen über die Mehrheit der jungen massereichen Sternhaufen (JMS), aufgrund ihrer Lage in anderen Galaxien schwer zugänglich sind. Das macht die galaktischen JMS zu wichtigen Studienobjekten. Zum ersten Mal machen es neue Teleskope und Instrumente möglich, detaillierte und großflächig angelegte spektroskopische Beobachtungen, mit vertretbaren Teleskopzeiten durchzuführen. Das vorgeschlagene zweijährige Forschungsprojekt beinhaltet eine Studie über JMS mit dem Feldspektrographen MUSE mit Fokus auf Westerlund 2 (Wd2). Zum ersten Mal ist es möglich, einen tiefen Einblick in die 3D Struktur, die Entstehung, den heutigen Zustand sowie die zukünftige Entwicklung eines solchen JMS zu bekommen. Wd2 ist ca. 1-2 Millionen Jahre alt, 4 kpc von der Erde entfernt und einer der massereichsten (37000 Sonnenmassen) JMS in der Milchstraße. Dieser, in höchstem Maße massensegregierte JMS besitzt eine vollständige obere Hauptreihe und ist aus zwei gleichaltrigen Klumpen aufgebaut. Dadurch, sowie die zahlreichen OB-Sterne und die umliegende HII Wolke, ist Wd2 eine perfekte Testumgebung, um die gegenseitige Wechselwirkung eines JMS und seiner Gaswolke zu studieren.Zusammen mit der vorhandenen tiefen Hubble Weltraumteleskopphotometrie eröffnet MUSE die einzigartige Möglichkeit, gleichzeitig das Gas und die Sterne zu beobachten. Die Geschwindigkeitsdispersion einer großen Anzahl von Sternen wird Informationen zur Entstehung und zur Langzeitstabilität von JMS liefern. Zusätzlich werde ich der Frage, nach dem Einfluss der harten Ultraviolettstrahlung von OB-Sterne auf die Zerstreuungsrate der protostellaren Scheiben um massearme Vorhauptreihensterne nachgehen. Sich schneller zerstreuende Scheiben bedingen, dass massearme Sterne langsamer und weniger an Masse zunehmen, wodurch die stellare Massenfunktion und damit die Langzeitstabilität von Haufen beeinflusst wird. Des Weiteren wird dieses Forschungsprojekt dazu beitragen, die Anfangsbedingungen von JMS N-body Simulationen zu präzisieren. Sie sind essenziell, um die Entwicklung von Sternhaufen über einen großen Zeitraum zu verfolgen und den Zusammenhang zwischen JMS und der alten Kugelsternhaufenpopulation zu verstehen.Ich werde die Wd2 Daten als Fallbeispiel nutzen, um neue Methoden zur Reduzierung und Analyse solcher Datensätze zu entwickeln. Außerdem werde ich die Studie auf andere JMS in der Milchstraße und auf die wesentlich massereicheren in den Magellanschen Wolken erweitern, um eine statistisch signifikante Stichprobe zu bekommen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeberinnen: Dr. Antonella Nota; Dr. Elena Sabbi