Navigieren durch Sternentstehungs-Ausbrüche in Galaxien mit niedrigem Metallgehalt

• Antragstellerin: Professorin Dr. Lida Oskinova
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 529885128

Sterne mit viel größerer Masse als der unserer Sonne sind heiß, leuchtkräftig, und treiben kräftige Sternwinde. Am Ende ihrer Entwicklung kollabieren massereiche Sterne unter dem Einfluss ihrer Gravitation, oft begleitet von einer Supernova-Explosion. Danach verbleiben Neutronensterne oder Schwarze Löcher. Manchmal kreisen solche kompakten Objekte eng um einen anderen, normalen Stern, von dem Materie überströmt. Solche akkretierenden Neutronensterne oder Schwarze Löcher strahlen hell in Röntgenlicht. Die allerleuchtkräftigsten unter den Röntgendoppelsternen nennt man "ultra-leuchtkräftige Röntgenquellen" (ULXs). Sie emittieren das Millionenfache der Strahlungsenergie unserer Sonne, jedoch überwiegend in Form von Röntgenstrahlung. Die Energie, die von massereichen Sternen, Supernova-Explosionen, Röntgendoppelsternen und ULXs abgegeben wird, prägt die physikalischen Bedingungen in ihren Mutter-Galaxien; diesen Einfluss nennt man "stellares Feedback". Das hier beantragte Projekt zielt darauf, diese Rückwirkungen zu verstehen, und zwar insbesondere unter Bedingungen, die früheren kosmischen Epochen entsprechen. Speziell sollen zwei bestimmte Galaxien untersucht werden, NGC 3109 und ESO 338. Diese Galaxien eignen sich besonders, weil sie einerseits noch nahe genug sind, um einzelne Objekte isoliert betrachten zu können, und anderseits nur eine geringe Konzentration an schweren Elementen aufweisen, wie dies allgemein im jungen Universum der Fall war. Den empirischen Ausgangspunkt dieses Projektes bilden unsere neuen Beobachtungen der Galaxien NGC 3109 und ESO 338 mit den Röntgen-Weltraumteleskopen Chandra (NASA) und XMM-Newton (ESA). Diese Daten werden ergänzt durch vorliegende Beobachtungen im ultravioletten und visuellen Licht mit dem Hubble-Weltraumteleskop. Wir werden diese Daten konsistent analysieren und so die Verbindung von massereichen Sternen, Röntgendoppelsternen und ULXs mit ihrer lokalen Umgebung und den globalen Eigenschaften ihrer jeweiligen Mutter-Galaxis herstellen. Neben weiteren fundamentalen Aspekten werden wir die Entwicklungspfade eingrenzen, die zur Bildung von Dopelsternen zweier kompakter Objekte führen, bei deren letztendlicher Verschmelzung eine Gravitationswelle den Kosmos erschüttert. Unsere Arbeit wird das stellare Feedback in NGC 3109 und ESO 338 quantitativ beschreiben und so unser Verständnis davon vorantreiben, welche Rolle massereiche Sterne, Röntgendoppelsterne und ULXs in den Galaxien des jungen Universums gespielt haben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen