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Weite Doppelsternpaare als Testkörper zur Untersuchung gravitativer Kräfte bei mittelgrossen Distanzen

English title Wide binary stars as a probe for gravity at intermediate-range distances
Applicant Binggeli Bruno
Number 120015
Funding scheme Project funding
Research institution Departement für Physik Universität Basel
Institution of higher education University of Basel - BS
Main discipline Astronomy, Astrophysics and Space Sciences
Start/End 01.08.2008 - 31.07.2010
Approved amount 105'750.00
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Keywords (16)

Stars: binary; Star formation; Galactic dynamics; Galactic structure; Gravitation; Dark matter; binary; milky way galaxy; sloan digital sky survey; star; star cluster; stellar statistics; Binaries: general; Binaries: visual; Galaxy: stellar content; Stars: statistics

Lay Summary (German)

Lead
Lay summary
Diese Arbeit untersucht die statistischen Eigenschaften von weiten Doppelsternsystemen (WB) im Galaktischen Feld. Mit Separationen von über 200 Astronomischen Einheiten (AU) und ihrer folglich geringen Bindungsenergien reagieren WB empfindlich auf gravitative Störungen. Dies macht sie zu einem interessanten Werkzeug, um Rückschlüsse auf die Natur der Dunklen Materie (DM) in unserer Galaxie zu ziehen. Für unsere Studie wählen wir einen knapp 675 Quadratgrad grossen Himmelsausschnitt in Richtung des nördlichen Galaktischen Pols. Dieser enthählt etwa 670 000 Hauptreihensterne mit scheinbaren Helligkeiten zwischen 15 und 20.5 mag und Spektralklassen später als G5 (Sterne schwächer als die Sonne). Die Daten stammen vom Sloan Digital Sky Survey. Wir konstruieren die Zweipunkt-Korrelationsfunktion (2PCF) für Winkelseparationen zwischen 2 und 30 Bogensekunden. Das resultierende Signal wird mit Hilfe der Wasserman-Weinberg-Technik modelliert. Wir zeigen, dass die Verteilung der grossen Halbachsen konsistent ist mit Oepiks Gesetz und leiten ab, dass etwa 10% aller sonnennahen Sterne Mitglied eines WBs sind. Die 2PCF-Methode ist allerdings stark eingeschränkt durch das von optischen Paaren verursachte statistische Rauschen. Um das Rauschen zu reduzieren und die Empfindlichkeit unserer Analyse bei grösseren Separationen zu steigern, rechnen wir Distanzinformationen von photometrischen Parallaxen mit ein. Wir führen ein neuartiges Gewichtungsverfahren ein, das auf der Bindungswahrscheinlichkeit eines gegebenen Paares beruht. Damit leiten wir die Verteilung der Farben und der Massenverhältnisse ab, wobei wir Auswahleffekte sorgfältig berücksichtigen. Statistisch wurden etwa 4 000 WBs mit Massen zwischen 0.2 und 0.85 Sonnenmassen in unserer Analyse mit einbezogen. Wir stellen fest, dass deren Farbverteilung mit jener der Feldeinzelsterne übereinstimmt. Es scheint jedoch, dass Paare mit einer Massendifferenz von über 0.5 Sonnenmassen verglichen mit einer Zufallspaarung von Feldsternen systematisch unterrepräsentiert sind. Dieses Resultat deutet darauf hin, dass Sternpaare mit grosser Massendifferenz auf Grund ihrer schwächeren Bindung systematisch aufgelöst werden im Lauf der Zeit. Wir haben eine "Rankliste" von WB-Kandidaten zusammengestellt, die sich für Folgestudien als nützlich erweisen könnte. Das neuartige Verfahren, das in der vorliegenden Arbeit vorgestellt wird, kann zu den Eigenbewegungsstudien als komplementär angesehen werden und stellt eine gangbare Herangehensweise zur Erforschung weiter Doppelsterne dar.
Direct link to Lay Summary Last update: 21.02.2013

Responsible applicant and co-applicants

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Associated projects

Number Title Start Funding scheme
112179 Die Stellare Korrelationsfunktion aus SDSS-Daten: Statistische Suche nach weiten Doppelsternpaaren 01.08.2006 Project funding

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