Schwarzschild-Modell der Milchstraße für die galaktische und extragalaktische Archäologie

• Antragsteller: Sergey Khoperskov, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 565703206

Die vorgeschlagenen Forschungsarbeiten zielen darauf ab, unser Verständnis der Struktur und Entwicklung der Milchstraße und ihrer Stellung im breiteren Kontext der Galaxienentstehung und -dynamik zu vertiefen und die komplizierten chemo-kinematischen Eigenschaften und die 3D-Massenverteilung in unserer Galaxie zu entschlüsseln. Im Mittelpunkt des Projekts steht die Entwicklung eines vollständig selbstkonsistenten Schwarzschild-Orbitalüberlagerungsmodells für aufgelöste Sternpopulationen, das nicht nur die stellare Verteilungsfunktion der Milchstraße rekonstruiert, sondern auch gleichzeitig die Massenkomponenten der baryonischen und dunklen Materie einschränkt. Dieser innovative Ansatz wird 6D-Phasenrauminformationen von aufgelösten Sternpopulationen aus Gaia DR4 und groß angelegten spektroskopischen Durchmusterungen wie APOGEE, Galah und den kommenden SDSS-V und 4MOST integrieren. Durch die Einbeziehung von stellaren Alterskatalogen und empirischen Geburtsradienschätzungen wird das Projekt eine räumlich aufgelöste Sternentstehungsgeschichte der Milchstraße liefern, die entscheidende Einblicke in ihren Aufbau und ihre chemische Anreicherung im Laufe der kosmischen Zeit bietet. Ein Schlüsselaspekt der Forschung ist die Untersuchung der Signaturen von Ungleichgewichtsphänomenen innerhalb der Milchstraße, einschließlich des Einflusses von Spiralarmen, des sich entwickelnden Balkens und der Wechselwirkungen mit nahe gelegenen Systemen wie der Sgr-Zwerggalaxie und der LMC. Diese Untersuchungen werden durch fortschrittliche N-Körper- und hydrodynamische Simulationen unterstützt, die darauf zugeschnitten sind, den aktuellen Zustand der Milchstraße nachzubilden und die Auswirkungen solcher Wechselwirkungen auf die Sternpopulationen, die Gasdynamik und die Gesamtmorphologie zu bewerten. Auf diese Weise können wir Gleichgewichtsmerkmale von Ungleichgewichtseffekten unterscheiden und das komplexe Zusammenspiel interner und externer Kräfte, die die Galaxie formen, aufklären. Um eine Brücke zwischen galaktischen und extragalaktischen Studien zu schlagen, werden im Rahmen des Projekts IFU-Musterbeobachtungen der Milchstraße unter Verwendung von Daten erstellt, die aus dem Schwarzschild-Modell abgeleitet und durch Nicht-Gleichgewichtssimulationen verbessert wurden. Diese Scheindatenwürfel werden Beobachtungen von Instrumenten wie MUSE und dem kommenden BlueMUSE nachahmen und ermöglichen nicht nur einen direkten Vergleich, sondern auch die genaue Vorhersage, wie extragalaktische Analoga der Milchstraße aussehen sollten. Durch die Rekonstruktion von Alters-Metallizitäts-Verteilungen und kinematischen Merkmalen, wie der Bimodalität der α-Elemente und den Beziehungen zwischen Alter, Geschwindigkeit und Metallizität, wird das Projekt die Typizität der Milchstraße innerhalb der breiteren Population von Spiralgalaxien bewerten, die in Durchmusterungen wie MaNGA und GECKOS beobachtet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen