Delta a-Photometrie von offenen Sternhaufen

1897 entdeckte Antonia Maury am Harvard-Observatorium, dass sich bei Sternen mit ca. 10 000 Grad Oberflächentemperatur einige wenige in ihrem Spektrum zusätzliche Linien zeigten und daher als pekuliar eingestuft wurden. Ein halbes Jahrhundert später entdeckte Horace Babcock starke und stabile Magnetfelder auf diesen Sternen, die aber generell eine deutliche Missweisung zur Rotationsachse zeigen. Darüber hinaus sind gewisse chemische Elemente an den Magnetpolen konzentriert. Dem Reichtum der pekuliaren Phänomene dieser Sterne stehen keine theoretischen Modelle gegenüber, welche ihre Entstehung einigermaßen konsistent erklären. Ziel dieses Projektes ist die Erfassung dieser Sterne in offenen Sternhaufen, weil diese die Reste der Geburtsfamilien darstellen und damit Hinweise auf das Entstehungsmilieu erlauben. Dabei könnten unterschiedliche Größe, Kompaktheit und schwere Elemente eine wichtige Rolle spielen. Für die statistische Erfassung der pekuliaren Sterne wird die vom Antragsteller etablierte Delta a-Photometrie eingesetzt, denn sie erlaubt die Identifikation dieser Sterne mit hohem Vollständigkeitsgrad und vergleichsweise geringem Zeitaufwand. Durch die Anwendung der CCD-Technik für diese 3-Filter-Photometrie hat sich die Reichweite im galaktischen Feld (inklusive der benachbarten Sternsysteme der Magellanschen Wolken) so steigern lassen, dass jetzt untersucht werden kann, inwieweit diese Objekte ein globales Phänomen sind und ihre Eigenschaften von lokalen Bedingungen abhängen.

Antonia Maury hatte im Jahr 1897 am Harvard-Observatorium bei der Einordnung von Sternspektren zum ersten Mal Abweichungen bei den heißeren Sternen entdeckt, und diesen den Zusatz "p" für "pekuliar" gegeben. Ein halbes Jahrhundert später entdeckte Horace W. Babcock, dass diese Objekte außerdem extrem starke Magnetfelder (Tausend Mal stärker als das Erd-Magnetfeld) aufweisen, und ihre Polarität periodisch ändern. Die chemisch pekuliaren Sterne liefern ein enorm breites Spektrum an ungeklärten Eigenschaften. So stimmt die Rotationsachse dieser relativ heißen jungen Sterne nicht mit der Richtung der Magnetachse überein. Es entsteht eine Art Leuchtturmeffekt, da während einer Umdrehung entweder die positive oder negative magnetische Polregion ins Gesichtsfeld des Beobachters kommt. In den 1950er Jahren hielt man solche schiefen Magnetrotatoren noch für physikalisch unmöglich und auch heute noch gibt es keine ausreichende Erklärung für diesen Mechanismus. Dieses Projekt hatte deshalb zur Aufgabe, die "ökologischen" Bedingungen, die für die Entstehung solcher Sterne verantwortlich sind, genauer zu untersuchen. Um festzustellen, wie die pekuliaren Sterne in der Galaxis verteilt sind, wurde eine "Volkszählung" durchgeführt, die sich auf offene Sternhaufen konzentrierte. Unerlässlich dabei war, auch weiter entfernte Sternhaufen abseits der unmittelbaren Sonnenumgebung zu erfassen. Um die Verteilung und Häufigkeit dieser Sterne zu untersuchen, kam ein 3-Filter-System, die Delta-a-Fotometrie, zum Einsatz. Diese Technik ist nicht nur effizient, sie ist im Vergleich zu anderen Methoden auch weit weniger zeitaufwändig. Die Frage ist, ob das Sternentstehungsgeschehen und die damit verbundene Dynamik des chemischen Wandels einen Einfluss auf das Auftreten dieser Objekte hat. Die weltweit erstmalige Entdeckung dieser Objekte außerhalb der Milchstraße in der Großen Magellanschen Wolke durch unsere Arbeitsgruppe unterstützte die Annahme, dass die Häufigkeit dieser Sterne mit der chemischen Anreicherung des interstellaren Mediums in Verbindung steht. Es scheint demnach so, dass diese Sterne bevorzugt dort auftreten, wo die Metallizität - also der Anteil an Elementen, die schwerer als Wasserstoff und Helium sind - größer ist. Außerdem sind Hinweise vorhanden, dass diese Sterne vor allem dort anzutreffen sind, wo das Volumen der Sternhaufen eher gering ist. Dieser Befund muss nun durch weitere Auswertungen bekräftigt werden. Doch schon jetzt deutet alles darauf hin, dass bei der Sternhaufenentstehung eine sehr nahe Sternbegegnung gegeben sein muss, damit es zu einem physikalisch so sonderbaren Phänomen wie dem "Schiefen Rotator" kommt. Untersuchungen wie diese helfen uns dabei, die früheste Phase der Sternentstehung sowie die komplexen Prozesse, die im Inneren der Sterne ablaufen, besser nachvollziehen zu können.