Die Rolle isolierter Binärsysteme bei der Entstehung von Verschmelzungen binärer Neutronensterne

• Antragsteller: Dr. Xiaotian Xu
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 568468452

Massive Sterne enden ihr Leben als Neutronensterne oder Schwarze Löcher (als kompakte Objekte bezeichnet). Zwei kompakte Objekte, die sich umkreisen, bilden ein binäres System kompakter Objekte, das Gravitationswellenstrahlung erzeugt und schließlich zu einer Verschmelzung führt. Etwa einhundert solcher Verschmelzungsereignisse wurden durch Gravitationswellenbeobachtungen nachgewiesen, was ein großes Interesse am Verständnis der Entstehung binärer kompakter Objekte geweckt hat. Mehrere Szenarien wurden vorgeschlagen, darunter die Entwicklung isolierter massereicher Doppelsterne. Jedoch sind viele Schlüsselfaktoren der Entwicklung massereicher Doppelsterne noch unzureichend verstanden, was die Vorhersagen über verschmelzende binäre kompakte Objekte unsicher macht. Um diese Unsicherheiten zu verringern, werde ich eine detaillierte theoretische Studie zur Entstehung binärer Neutronensterne durchführen, mit einem besonderen Fokus auf die Be/X-ray-Doppelsternphase. Meine Arbeit wird die Modellierung der Akkretionseffizienz und der Stabilität des Massentransfers in aktuellen detaillierten Modellen verbessern, um zwei wesentliche Diskrepanzen in der Literatur zu adressieren. 1) Frühere schnelle Populationssyntheseberechnungen, die auf Anpassungsformeln und tabellierten Daten basieren, haben eine Akkretionseffizienz von 50 % für Neutronenstern-bildende Doppelsterne nahegelegt, während aktuelle detaillierte Modelle der binären Entwicklung aufgrund der Begrenzung durch kritische Rotation nahezu keine Akkretionseffizienz vorhersagen. 2) Im Vergleich zu den aktuellen theoretischen Erwartungen zeigt sich in Beobachtungen ein auffälliger Mangel an langperiodischen, entwickelten massereichen Doppelsternen. Durch die Implementierung neuer Mechanismen in die detaillierten Modelle der binären Entwicklung werde ich umfassende Populationssynthesevorhersagen durchführen, die alle Entwicklungsstadien bis zur Be/X-ray-Doppelsternphase abdecken und Vergleiche mit beobachteten Populationen anstellen, um Modellunsicherheiten einzugrenzen, was einen neuen Maßstab in der Erforschung der Entwicklung massereicher Doppelsterne setzen wird.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle