Detailansicht

The handbook of IMF observations with the ELT

Maximilian Köcher

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Masterstudium Astronomy

Betreuer*in

Kieran Leschinski

Volltext herunterladen
Volltext in Browser öffnen

DOI

10.25365/thesis.77662

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-20997.17099.592155-8

Link zu u:search

(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Ziel: Die Initial Mass Function (kurz: IMF) ist eine zentrale Größe in der Astrophysik, welche die Massenverteilung der Sterne in einer neu entstehenden Sternpopulation beschreibt. Es gibt mehrere empirische Beschreibungen der IMF, doch bis zum heutigen Tag ist die wahre Form der IMF unbekannt. Gründe dafür sind, dass aktuelle Teleskope wie das VLT mit 8m Spiegeldurchmesser nicht in der Lage sind, Sterne mit geringer Masse (sogenannte "brown dwarfs") in weiter entfernten Sternhaufen zu detektieren. Dies wird sich allerdings ändern, sobald uns die neue Generation von Großteleskopen wie das 39m Extremely Large Telescope (ELT) zur Verfügung steht. Besonders geeignet für die Untersuchung der IMF ist die Beobachtung von offenen Sternhaufen. Diese haben den Vorteil, dass alle Sterne ungefähr zur gleichen Zeit entstanden sind. Es handelt sich dabei um eine einheitliche Sternpopulation mit verschiedenen Sternmassen. Durch Bestimmung aller Massen in einem Sternhaufen kann die IMF abgeschätzt werden. Das Ziel dieser Masterarbeit ist die Fertigung eines "Initial Mass Function Handbuch" für ELT Beobachtungen. Das Handbuch soll ein Katalog von offenen Sternhaufen der Milchstraße sein mit allen charakteristischen Größen, die für zukünftige ELT Beobachtungen benötigt werden. Methoden: Für dieses Projekt wurde ein Katalog von mehr als 1000 offenen Sternhaufen der Milchstraße erstellt, welche für ELT Beobachtungen geeignet sind. Die Daten stammen dabei zu einem großen Teil vom Milky Way Star Cluster Katalog (MWSC). Mit dem ScopeSim Toolkit wurden anschließend nahinfrarote Beobachtungen im J- und Ks-Band mit dem ELT Instrument MICADO simuliert. Dabei entstanden Aufnahmen in beiden Filtern von allen Sternhaufen des Datensatzes. Diese Aufnahmen wurden anschließend analysiert und visuell ausgewertet. Resultate: Die Ergebnisse verdeutlichen die Vorteile von MICADO bei der Beobachtung von Sternhaufen mit hoher Sterndichte, insbesondere im galaktischen Zentrum. Während aktuelle Instrumente wie HAWK-I geeignet sind für die Beobachtung von nahen und wenig dichten Sternhaufen, benötigt es MICADO für alles was über Distanzen von etwa 3 kpc hinausgeht. Doch auch mit MICADO gibt es einige Probleme zu bewältigen, zum Beispiel bringt der segmentierte Spiegel neue Herausforderungen bei der Photometrie mit sich. Das Sichtfeld von MICADO ist mit 53x53 arcsec sehr klein, um einen Sternhaufen vollständig zu beobachten, benötigt es teilweise immens viel Beobachtungszeit. Das IMF-Handbuch soll die zukünftige Beobachtungsplanung und Instrumentenwahl für Studien bezüglich der Initial Mass Function unterstützen. Es ist ein praktisches Werkzeug, das hoffentlich bei der Fertigstellung des Extremely Large Teleskops Astronomen von großem Nutzen sein wird.

Abstract

(Englisch)

Objective: The Initial Mass Function (IMF) is a fundamental parameter in astrophysics that describes the mass distribution of stars in a newly forming population. Although there are several empirical formulations of the IMF, its true form remains unknown. A significant reason for this uncertainty is that current telescopes, such as the 8-meter VLT, lack the capability to detect low-mass stars (including "brown dwarfs") in distant star clusters. This limitation, however, is expected to change with the advent of a new generation of large telescopes, like the 39-meter Extremely Large Telescope (ELT). Open star clusters offer ideal environments for IMF studies, as they consist of stars that formed around the same time, creating a uniform population with a range of stellar masses. By determining the masses of all stars within a cluster, an estimate of the IMF can be derived. This research project aims to create an "Initial Mass Function Handbook" specifically designed for future IMF studies with the ELT. The handbook serves as a catalog of open star clusters in the Milky Way, providing the key parameters required for future ELT observations. Methods: For this project, a catalog of over 1,000 Milky Way open star clusters suitable for ELT observations was compiled, largely based on data from the Milky Way Star Cluster (MWSC) catalog. Simulated near-infrared observations in the J and Ks bands were then generated for each cluster using the MICADO instrument on the ELT, employing the ScopeSim toolkit. These simulations produced images in both filters for each star cluster in the dataset, which were then analyzed and visually evaluated. Results: The results highlight the advantages of MICADO for observing high-density star clusters, particularly those near the Galactic center. While current instruments like HAWK-I are suitable for observing nearby, low-density clusters, MICADO is essential for clusters located beyond approximately 3 kpc. Even with MICADO, some challenges remain, such as the photometric complexities introduced by its segmented mirror design. Additionally, MICADO’s relatively small field of view (53x53 arcsec) often requires substantial observing time to cover entire star clusters comprehensively. The IMF Handbook provides essential support for future observational planning and instrument selection for IMF studies. As a practical resource, this handbook is intended to assist astronomers significantly once the Extremely Large Telescope is operational.

Autor*innen

Maximilian Köcher

Haupttitel (Englisch)

The handbook of IMF observations with the ELT

Paralleltitel (Deutsch)

Das Handbuch für IMF Beobachtungen mit dem ELT

Publikationsjahr

2025

Umfangsangabe

xi, 65 Seiten : Illustrationen

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Kieran Leschinski

Klassifikation

39 Astronomie > 39.11 Astronomische Beobachtung. Observatorien. Planetarien

AC Nummer

AC17430062

Utheses ID

74351

Studienkennzahl

UA | 066 | 861 | |

Detailansicht

Abstracts

Schlagwörter