Schritte zur Lösung des Rätsels der multiplen Populationen in Sternhaufen
Abhinna Sundar Samantaray – Hector Fellow Eva Grebel
Sternhaufen galten lange als Objekte, deren Sterne alle das gleiche Alter und die gleichen chemischen Häufigkeiten haben. Die überraschende Entdeckung multipler Sternpopulationen in Sternhaufen ist bislang unerklärt. Anhand von schnell rotierenden massereichen Emissionsliniensternen werde ich untersuchen, ob rotationsbedingte Durchmischung eine plausible Ursache sein könnte. Außerdem werde ich prüfen, ob gewisse leichte Elemente tatsächlich brauchbare Anzeiger multipler Populationen sind.
Sternentstehung in Galaxien geschieht durch den Kollaps riesiger Gaswolken und führt oft zur Bildung von Sternhaufen. Lange Zeit galten diese Sternhaufen als Objekte, deren Sterne alle zur gleichen Zeit und mit den gleichen chemischen Elementhäufigkeiten entstanden. Die Entdeckung, dass solche Sternhaufen stattdessen mehrere Sternpopulationen mit charakteristischen Antikorrelationen in ihren leichten Elementhäufigkeiten sowie möglicherweise unterschiedlichen Altern enthalten war eine Überraschung. Trotz intensiver Forschung und vieler Theorien bleibt der Ursprung multipler Populationen eine der großen ungelösten Fragen der Astronomie.
Eine mögliche Ursache ist rotationsbedingte Durchmischung in Sternen. Dies werde ich durch eine systematische Untersuchung junger Sternhaufen testen, bei der ich massereiche Emissionsliniensterne, sogenannte Be-Sterne, als Anzeiger rascher Rotation und Stickstoffanreicherung verwende. Dieser erste Teil meiner Doktorarbeit basiert auf einer Durchmusterung einer Begleitergalaxie unserer Milchstraße, der Kleinen Magellanschen Wolke, in verschiedenen Wellenlängenbereichen.
Stickstoffanreicherung wird gern als Anzeiger multipler Populationen genutzt, da sie spektroskopisch leicht messbar ist, aber sie könnte auch andere Ursachen haben. Im zweiten Teil meiner Doktorarbeit werde ich daher mittels neuer spektroskopischer Durchmusterungen die Gültigkeit dieses Anzeigers im Vergleich zu anderen leichten Elementen mit Häufigkeitsvariationen prüfen.
Beispiel einer Sternentstehungsregion mit jungem Sternhaufen: Westerlund 2, Alter 1 – 2 Millionen Jahre, in der Konstellation Carina.
Abhinna Sundar Samantaray
Universität HeidelbergBetreut durch
Eva Grebel
PhysikHector Fellow seit 2014