Untersuchung von Röntgenemission von nahen normalen Galaxien anhand von Daten vom eROSITA All-Sky Survey

• Antragstellerin: Professorin Dr. Manami Sasaki
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 525647185

Röntgenbeobachtungen ermöglichen es uns, die Population von kompakten Objekten, die am Ende eines Sternlebens entstehen, und das interstellare Gas, das hauptsächlich von Sternwinden und Supernovae ionisiert und aufgeheizt wurde, zu untersuchen. Da Sterne üblicherweise in Mehrfachsystemen entstehen, hat ein kompaktes Objekt häufig einen Begleitstern, von dem das kompakte Objekt Masse akkretiert. Akkretierende Neutronensterne und schwarze Löcher sind die hellsten Röntgenquellen in normalen Galaxien und werden Röntgendoppelsterne (X-ray binaries, XRBs) genannt. Da Doppelstern-Entwicklung und Entstehung von kompakten Objekten von der Sternpopulation abhängen, geben XRBs Aufschluss über die Sternpopulation und Sternentstehungsgeschichte in Galaxien. Durch Sternwinde von massereichen Sternen und Supernovae werden starke Stoßwellen im interstellaren Medium und in der herausgeworfenen Sternmaterie verursacht und bilden die heiße diffuse Phase im ISM. Da die Abkühlung vom heißen Plasma mit niedriger Dichte sehr ineffizient ist, bleibt die Phase lange bestehen, und diffuse Röntgenstrahlung kann von der ganzen Galaxie beobachtet werden. In den letzten Jahrzehnten haben wir anhand von Röntgenbeobachtungen die Emissionskomponenten in normalen Galaxien bestimmen können. In nahen Galaxien sind die Quellpopulationen und das heiße Gas im Detail untersucht worden. Für entferntere Galaxien hat die Untersuchung von integrierter Emission ergeben, dass es eine Relation zwischen der Röntgenleuchtkraft L_X und der Sternentstehungsrate (star formation rate, SFR) gibt, die sich auch getrennt für die XRB- und Gas-Komponenten bestimmen lässt. Außerdem hängen die L_X/SFR-Relationen auch von der Metallizität ab, somit auch vom Alter oder der Entfernung von Galaxien. Röntgenuntersuchungen von Galaxien bei weiten Entfernungen liefern uns deshalb auch Information über die Entwicklung von Galaxien im Universum. Aufgrund von niedriger Sensitivität bei niedrigeren Energien war die Untersuchung vom diffusen heißen Gas bisher nur in den nächsten Galaxien möglich. Da eROSITA eine höhere Sensitivität bei niedrigeren Energien besitzt und den ganzen Himmel abdeckt, können wir nun die diffuse Röntgenemission von einem vollständigen Sample von normalen Galaxien untersuchen. Basierend auf unseren Studien von sehr nahen Galaxien (D < 10 Mpc) werden wir die Galaxien anhand von Daten von eROSITA All-Sky Survey untersuchen. Zunächst werden wir das heiße Gas in Galaxien bis einer Entfernung von D ~ 20 Mpc untersuchen, wobei wir das Spektrum von jeder Galaxie einzeln analysieren. Im zweiten Teil werden wir die Spektren von Galaxien bei weiteren Entfernungen (bis zu ~200 Mpc) für verschiedene Intervalle aufsummieren und somit die Relation zu SFR, Entfernung oder Metallizität untersuchen. Im letzten Schritt werden wir Simulationen für zukünftige Missionen durchführen und den möglichen Umfang und Tiefe der Samples für ähnliche Studien abschätzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Frank Haberl