Einsicht in superweiche Röntgenquellen durch eROSITA-Beobachtungen

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Jochen Greiner; Professor Dr. Klaus Werner
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 446281683

Leuchtkräftige superweiche Röntgenquellen wurden vor etwa 30 Jahren durch Beobachtungen mit dem ROSAT-Observatorium als eigenständige Objektklasse etabliert. Sie sind charakterisiert durch sehr weiche Röntgenspektren mit Schwarzkörpertemperaturen von 200.000 bis 1 Mio. Kelvin und Leuchtkräften von log(L) = 37-38 [ergs/s]. Etwa 100 SSS sind bekannt, viele davon in den Magellanschen Wolken (MCs) und anderen nahen Galaxien, allerdings sind theoretisch viel mehr Quellen vorhergesagt. Das Standardmodell ist ein weißer Zwerg (WD), der mit hoher Rate Masse von einem Begleiter akkretiert, so daß die Akkretionsrate ungefähr gleich groß ist wie die Wasserstoffbrennrate an der Oberfläche des WD. Mehr als die Hälfte der SSS sind transiente Quellen, die Mehrheit davon Novae nach der Ausbruchsphase. Trotz großer Fortschritte beim Verständnis der Natur der SSS seit den 1990ern bleiben viele Unklarheiten. Neue Einsichten sind jetzt möglich mit der Himmelsdurchmusterung, die von dem deutschen Röntgenobservatorium eROSITA seit Ende 2019 für vier Jahre durchgeführt wird. eROSITA hat (i) eine höhere Empfindlichkeit als ROSAT, (iii) niedrigere Energie-cutoffs und bessere spektrale Auflösung als die Imager der Observatorien Chandra, XMM-Newton und Swift, und (iii) eine längere Überdeckung der Durchmusterung als ROSAT. Aufgrund dieser Fortschritte definiert dieses vorgeschlagene Projekt eine Reihe von Zielen. Einige davon sind: (*) Entdeckung von mehr SSS in den MCs zur Klärung der Frage, warum die Größe der beobachteten und vorhergesagten Populationen so widersprüchlich sind. (*) Entdeckung von SSS über einen breiteren Temperaturbereich, um die Massenverteilung der WD zu bestimmen und auf deren Beziehung zu Novae zu schliessen. (*) Unterscheidung ähnlicher Quellentypen durch mögliche spektrale Unterschiede und durch präzise Messung von Leuchtkräften. (*) Bessere Charakterisierung der Novapopulation zum Verständnis der Wiederholungs-Zeiten und Dauer der Brennphasen, die theoretisch stark diskutiert werden. (*) Einschränkung der chemischen Entwicklung und Yields, die von SSS- und Novamodellen vorhergesagt werden. (*) Verbesserung von WD-Modellatmosphären, Modellierung der Emission von Grenzschichten und von bestrahlten Akkretionsscheiben. In dem vorgeschlagenen Projekt wollen wir unsere komplementären Expertisen zusammenfügen, um die eROSITA-Mission für einen substantiellen Fortschritt für das Verständnis dieser rätselhaften SSS zu nutzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen