The recent discovery of gravitational waves from merging stellar mass black holes opens new research avenues in massive star astrophysics. While this discovery established how massive binary stars may end their lives, at present we do not know how and where these stars live their lives. This theory and modeling oriented master thesis project aims at predicting the properties of massive binaries that potentially will end their evolution as merging black holes. For this purpose, recent stellar evolution tools will be used to simulate binary evolution scenarios. On this basis, predictions will be made on stellar properties of the binary populations, providing their fundamental stellar and wind parameters. The observables (color, magnitude, spectra) of potential black-hole merger progenitors and their frequency ) will be predicted, allowing comparisons with observations in order to identify such objects.
X-ray observations by present-day large space telescopes provide a wealth of information on the X-ray sources in our and other galaxies. In late-type galaxies, the X-ray populations are dominated by high-mass X-ray binaries. Such systems consist of a neutron star or black hole which accretes matter from the stellar wind of its companion, a massive star.
The purpose of this observationally oriented master thesis project is the in depth investigation of already available data on high-mass X-ray binaries, and the planning and preparation of further observations. The work will focus on the identification and closer characterization of the massive donor stars. For this purpose, optical and UV catalogs of stars in nearby galaxies will be used to select the blue massive stars. These will be cross-matched with X-ray catalogs, and the high-mass X-ray binaries will be identified. The X-ray luminosity functions will be constructed, which will reveal how the populations of such relativistic binaries depend on the properties of their host galaxies.
Dieser Stern ist von dem seltenen Spektraltyp WO, von denen in unserer Galaxis etwa 4 Vertreter bekannt sind. Er wurde in Sander et al. (2012) analysiert und hat extreme Parameter, die darauf hindeuten, dass dieser Stern kurz vor der Supernova-Explosion steht. Wegen der anscheinend schnellen Rotation könnte es soger ein Gamma-Ray-Burst werden.
Außerdem fiel uns der Stern dadurch auf, dass er (als einziger WO- bzw. WC-Stern) Röntgenstrahlung emittiert ( Oskinova et al. 2009).
Aus dem Archiv des Spitzer-Satelliten haben wir ein Spektrum des Objekts im mittleren Infrarot, das neben dem stellaren Spektrum einige scharfe Emissionslinien zeigt, die auf einen zirkumstellaren Nebel (H II-Region) und eine PDR (Photodissociation Region) hindeuten. Wir haben allerdings bis jetzt kein Image (besonders keines in Halpha) gefunden, auf dem man eine zirkumstellare Struktur erkennen könnte.
Aufgabe der Arbeit wäre die Untersuchung dieses IR-Spektrums. Wir haben in einem früheren Paper ( Barniske et al. 2008) Methoden zusammengetragen, wie man mit einfachen Mitteln aus der Stärke der Nebellinien etwas über den Zirkumstellaren Nebel herausfinden kann. Vielleicht kann man diskutieren, ob die Anregungsbedingungen im Nebel zu den Sternparametern passen, die unsere Analyse geliefert hatte.
Dieser erst kürzlich entdeckte Stern bereichert die kleine Klasse der bekannten WO-Sterne in der Galaxis. Er hat als einziger den Subtyp WO3. Wir haben aus der ESO-Datenbank ein Spektrum dieses Sterns im visuellen Licht, das in dieser Arbeit analysiert werden soll. Zusätzlich kann auch ein vorhandenes Spektrum im mittleren Infrarot (Spitzer) herangezogen werden.
Aufgabe wäre die Spektralanalyse dieses Sterns mit Hilfe der Potsdam Wolf-Rayet (PoWR) Model Atmospheres analog zu den Analysen in Sander et al. (2012). Neben den stellaren Parametern wäre interessant, ob schon der WO3-Typ die starke Sauerstoffanreicherung zeigt, die Andreas Sander bei den WO2 gefunden hat und die den extrem fortgeschrittenen Entwicklungsstand anzeigt, oder ob die Zusammensetzung noch eher der Fortsetzung der WO-Spektralsequenz zu den WC-Sternen entspricht.
Für die Durchführung dieser Arbeit liegt alles Handwerkszeug bereit, es müssen aber individuell angepasste Modelle mit dem PoWR-Code gerechnet werden.
Die Entwicklungswege und damit die Population massereicher Sterne hängt offenbar entscheidend vom Metallgehalt ihrer Muttergalaxis ab. Bisher haben wir umfassend die WR-Population unserer Milchstraße untersucht, sowie die der metallärmeren Großen und Kleinen Magellanschen Wolke.
Mittlerweise haben wir Spektren von fast allen (~150) bekannten WR-Sternen in M33 (Andromeda-Galaxie) sowie etwa 40% der WR-Sterne in M33 vorliegen. Diese Galaxien - insbesondere M33 - sind etwas reicher an Metallen als unsere Milchstraße. Die Untersuchung ihrer Wolf-Rayet-Population wird wichtige Schlüsse auf die Metallizitätsabhängigkeit der Sternentwicklung erlauben.
Aufgabe einer Abschlussarbeit wäre die Sichtung der vorliegenden Spektren und deren Analyse mit PoWR-Modellen. Je nach Art der Arbeit (Bachelos, Master, Promotion) kann die Untersuchung auf einzelne, besonders interessante Objekte oder Untergruppen begrenzt werden.