Stellar Evolution Theory (SET)
Sterne sind die elementaren Bausteine des sichtbaren Universums und produzieren fast alle chemischen Elemente, die schwerer als Helium sind. Seit jeher beschäftigt sich die Astrophysik mit der Frage, wie sich unser Universum seit dem Urknall in seine heutige Gestalt verwandelt hat.
Dabei spielen massereiche Sterne eine besondere Rolle, da sie kosmische Kraftwerke sind: Sie können teilweise mehrere Millionen Mal heller sein als die Sonne, haben starke Sternwinde und explodieren in gewaltigen Supernovae. Dank dieser Eigenschaften haben massereiche Sterne dazu beigetragen, nach den kosmischen „Dark Ages“ das Licht ins Universum zurückzubringen, die Evolution von Galaxien voranzutreiben und den Grundstein für das Leben zu legen, wie wir es heute kennen.
Am Ende ihres Lebens hinterlassen massereiche Sterne einige der exotischsten Formen von Materie: Neutronensterne und Schwarze Löcher. Die Untersuchung dieser Überbleibsel ermöglicht Einblicke in Materieformen, die so auf der Erde andernfalls nicht verfügbar sind. Die Verschmelzungen von Neutronensternen und Schwarzen Löchern werden mittlerweile routinemäßig von Gravitationswellenobservatorien beobachtet und bieten neue Einblicke in unser Universum.
Heute wissen wir, dass die meisten massereichen Sterne mit einem oder sogar mehreren Begleitern in Doppelstern- bzw. Mehrfachsystemen geboren werden, was zu interessanten Konsequenzen führt. Wenn Sterne altern, werden sie größer und können schließlich zu Riesen mit Radien von bis zum 1000-fachen unserer Sonne anwachsen. Doppelsterne können dadurch ein Stadium erreichen, in dem ihre äußeren Schichten auf ihren Begleiter übertragen werden. Bei etwa 25% der massereichen Sterne wird dieser Massenaustausch instabil und führt zu einer Verschmelzung beider Sterne. Der Massenaustausch im Allgemeinen und Sternverschmelzungen im Speziellen haben einen grundlegenden Einfluss auf die Entwicklung der Sterne sowie ihr letztendliches Schicksal. Wenn beispielsweise ein Stern bei der Massenübertragung seine Hülle verliert, kann er in einer Supernova explodieren und einen Neutronenstern produzieren, anstatt in ein Schwarzes Loch zu kollabieren.
Die Stellar-Evolution-Theory (SET) Gruppe untersucht das turbulente und explosive Leben massereicher Sterne. Derzeit konzentriert sich die Gruppe auf massereiche Doppelsternsysteme und deren Verschmelzungsprozesse. Diese Verschmelzungen erzeugen starke Magnetfelder und können zu stark magnetisierten Neutronensternen führen. Diese als Magnetare bekannten magnetischen Neutronensterne sind die stärksten Magnete im Universum.
Für die SET-Gruppe am HITS wurden Fördermittel des Europäischen Forschungsrats (ERC) im Rahmen des Programms der Europäischen Union für Forschung und Innovation „Horizont 2020“ bereitgestellt (Finanzhilfevereinbarung Nr. 945806).