Die Entstehung von multiplen Populationen in Kugelsternhaufen: empirische Bedingungen für chemische Zusammensetzung, Binarität und Kinematik aus MUSE-Beobachtungen

• Antragstellerin: Dr. Marilyn Latour
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 498537028

Im Rahmen der Garantierten Beobachtungszeit mit dem Integral- Feldspektrographen MUSE haben wir die zentralen Regionen von 26 Galaktischen Kugelsternhaufen (GCs) in mehreren Epochen beobachtet und dabei mehr als 2 Millionen individuelle Sternspektren gesammelt. Dieser unschätzbare Datensatz wurde von unserer Gruppe verwendet, um z.B. die Kinematik, die Doppelsternhäufigkeit und die Metallizitätseigenschaften der einzelnen Haufen zu charakterisieren.  Ein faszinierender Aspekt der Kugelsternhaufen ist das Vorhandensein so genannter Mehrfachpopulationen. Lange Zeit galten GCs als perfekte Beispiele für eine einzelne Sternpopulation, die aus Sternen gleichen Alters und gleicher chemischer Zusammensetzung besteht. Bei näherer Betrachtung scheint die Situation jedoch komplexer zu sein. Es hat sich nun gezeigt, dass fast alle GCs, die älter als 2 Gyrs sind, Mehrfachpopulationen enthalten, wenn auch mit unterschiedlichen Eigenschaften. Die zu den verschiedenen Populationen gehörenden Sterne zeichnen sich durch unterschiedliche Häufigkeiten bestimmter Elemente (z.B. N, O, Na) nach bestimmten Korrelationen aus. Durch die Kombination der Informationen, die aus den photometrischen Farben der roten riesen Sterne (RGB) mit ihren spektroskopischen Eigenschaften aus den MUSE-Spektren abgeleitet werden, werden wir die chemischen, kinematischen und binären Eigenschaften der Populationen in GCs untersuchen, die in unsere Untersuchung einbezogen wurden. In einer ersten Phase konzentrieren wir unsere Bemühungen auf eine gründliche Analyse von vier vorrangigen Sternhaufen, NGC 1851, NGC 6752, NGC 7078 und Omega Centauri.  Diese Stichprobe von Sternhaufen ist repräsentativ für verschiedene Phänomene, die mit mehreren Populationen in Verbindung stehen, von "bona fide" GCs, die aus zwei Hauptpopulationen bestehen, bis hin zu komplexeren Sternhaufen mit angeblichen (NGC 1851) und bestätigten (NGC 5139) Variationen in der Eisenhäufigkeit. In einer zweiten Phase arbeiten wir an den verbleibenden 16 Sternhaufen, für die wir über die zur Trennung der Population erforderliche Photometrie verfügen. Die Arbeit an diesen Sternhaufen umfasst die Optimierung der Trennung der RGB-Sterne in ihre jeweiligen Populationen, den Vergleich der Doppelsternhäufigkeit zwischen den Populationen und die Quantifizierung der Eisenhäufigkeitsvariation in Metall-Komplex-Haufen.Unsere Arbeit wird neue Beobachtungsbeschränkungen für Schlüsselaspekte liefern, die dazu beitragen werden, den Ursprung von Mehrfachpopulationen in GCs besser zu verstehen.  Dies ist immer noch eine offene Debatte, bei der es zahlreiche Theorien gibt. Eine homogene Charakterisierung der Eigenschaften von Populationen ist sehr hilfreich, um einige der Bildungsszenarien einzuschränken.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien, Spanien
• Kooperationspartner: Professor Dr. Nathan Bastian; Dr. Sebastian Kamann; Professor Maurizio Salaris