Massereiche kompakte Begleiter von heißen Subdwarf Sternen

• Antragsteller: Professor Dr. Ulrich Heber
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 113098793

Ziel des laufenden MUCHFUSS Projekts ist es kompakte Begleiter von heißen unterleuchtkräftigen Sternen (sdB) aufzuspüren, die sich nur durch ihre Gravitationswechselwirkung bemerkbar machen, nicht aber im sichtbaren Licht. Damit sollen (i) "Common-Envelope (CE)"-Entwicklungskanäle von Doppelsternen getestet werden, (ii) Vorläufersysteme von Supernovae des Typs Ia (SN Ia) identifiziert werden, und (iii) substellare Begleiter entdeckt werden. Die Untersuchungsobjekte sind aus dem Sloan Digital Sky Survey (SDSS) selektiert worden. Geeignete Kriterien wurden entwickelt, um normale Systeme auszuschließen. Das resultierende Sample besteht aus 140 Kandidaten, die entweder Begleiter großer Masse oder substellare Begleiter besitzen oder aber der Halo-Population angehören. Die Natur der Doppelsternsysteme lässt sich jedoch erst erschließen, wenn sowohl Redialgeschwindigkeits- als auch Lichtkurven vorliegen. Weiterhin müssen quantitative Spektralanalysen durchgeführt werden, um die stellaren Parameter der sdB Sterne zu bestimmen. Es ist uns gelungen 132 Beobachtungsnächte an 2m-8m Teleskopen einzuwerben, mit denen wir die Auswahlkriterien validiert und einige Systeme vollständig gelöst haben. Wie erwartet erwies sich die Mehrzahl als späte Hauptreihensterne oder Weiße Zwerge. Überraschenderweise gelang uns erstmals der Nachweis von Braunen Zwergen als Begleitern von sdB Sternen. Herausragend ist jedoch ein sdB-System von außergewöhnlich kurzer Umlaufperiode. Es handelt sich um den bei weitem besten Kandidaten für ein Vorläufersystem einer Typ Ia Supernova. Dadurch erhält das sog. Doppel-Detonations-Modell neuen Auftrieb, in dem ein Weißer Zwerg Helium vom sdB Stern akkretiert bis die Heliumhülle explodiert und die Detonation des C/O-Kerns auslöst, was zu einer unterleuchtkräftigen SN Ia führt. Die Geburtsmassen der beiden beteiligten Sterne müssen bei 3 bzw. 4 Sonnenmassen liegen. Es handelt sich also um junge Sternesysteme, die bevorzugt in der Milchstraßenebene vorkommen, einer bzgl. sdB Sterne weitgehend unerforschten Region. Daher wollen wir das MUCHFUSS Projekt auf diese Region ausdehnen. Dazu müssen andere Himmelsdurchmusterungen erschlossen werden, nämlich die der GALEX-Sonde und der UVEX Kampagne. Wir beantragen das MUCHFUSS Projekt samt Scheiben-Erweiterung zum Abschluss zu bringen. Für das erste Halbjahr 2013 sind bereits 38 Beobachtungsnächte bewilligt worden und SDSS wird weitere Daten veröffentlichen. Aus den Archiven photometrischer Himmelsdurchmusterungen wie SWASP, Catalina etc. werden wir Lichtkurven vieler unserer Kandidaten extrahieren können. Wir werden erstmals in der Lage sein, die Population von post-CE Doppelsternsystem sowohl des galaktischen Halos als auch der Milchstraßenebene zu charakterisieren und zu vergleichen. Eine statistische Analyse erlaubt uns, die SN Ia Rate zu bestimmen, sowie die Rolle von Braunen Zwergen und massereichen Planeten für die Entwicklung von Post-CE Sternen zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen