Shubham Mamgain
Ich bin ein Wissenschaftsbegeisterter, der sich gerne über die Entwicklung des Universums im Allgemeinen informiert und von den Anstrengungen fasziniert ist, die in den letzten zwei Jahrhunderten auf dem Gebiet der Astrophysik unternommen wurden.
Meine Motivation zum Studieren kommt aus der Erkenntnis, dass wir Lebewesen dank eines komplexen Netzwerks aus Milliarden von mikroskopisch kleinen Organismen in unserem Körper funktionieren, die miteinander interagieren, obwohl jeder von ihnen im Grunde genommen aus einer Reihe von Atomen des Periodensystems besteht. Da jedes einzelne Element das Produkt einer Kernfusion ist, die im Kern von Sternen stattfindet, erinnert uns das direkt daran, dass das, was weit entfernt erscheint, gar nicht so anders ist als das, was wir in uns haben.
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smamgain@aip.de
Leibniz-Institut
für Astrophysik Potsdam (AIP)
An der Sternwarte 16
14482 Potsdam
Luminosity-Distance-Reddening Calibration of a sample of Galactic Cepheid using multiband photometry (BVRIJHK)
Bild: Shubham Mamgain (University of Potsdam)Meine Forschung zielt darauf ab, das Leavitt-Gesetz (1908) zu kalibrieren – eine lineare Korrelation zwischen der Pulsationsperiode radial oszillierender Sterne und ihrer Helligkeit. Cepheiden-Veränderliche gehören zu den hellsten Sternen innerhalb der Galaxien und können daher tief im Weltraum (bis zu 200 Millionen Lichtjahre entfernt) entdeckt werden, was es der beobachtenden Kosmologie ermöglicht, physikalische Parameter wie die Expansionsrate und das Alter des Universums zu bestimmen.
Das Leavitt-Gesetz ist für Cepheiden-Veränderliche Sterne charakteristisch und eröffnet die Möglichkeit, Entfernungen zu ihren Wirtsgalaxien zu messen, wodurch Astronomen letztlich die räumliche Verteilung der Galaxien im lokalen Universum nachverfolgen können. Fehler in der räumlichen Karte stehen aufgrund der Streuung der beobachteten Daten in direktem Zusammenhang mit den anhand des Leavitt-Gesetzes geschätzten Entfernungen der Galaxien. Ich habe die Helligkeitsschwankungen von 150 galaktischen Cepheiden in drei optischen und drei infraroten Lichtbändern untersucht, um den systematischen Fehler zu verstehen, der durch interstellares Gas in der Sichtlinie verursacht wird. Um die Systematik einzugrenzen, habe ich eine Stichprobe von Cepheiden verwendet, deren Entfernungen mit dem Gaia-Satelliten der ESA (2023) gemessen wurden. Um robuste Ergebnisse zu erzielen, habe ich außerdem den von dem Astronomen Barry Madore (2017) entwickelten Kalibrierungsalgorithmus überarbeitet und eine automatisierte Python-Datenpipeline entwickelt, die die Fehlerkorrektur für die Entfernung und die interstellare Extinktion einzelner galaktischer Cepheiden schätzt, dann den ursprünglichen Datensatz um die entsprechenden Korrekturen anpasst und schließlich das kalibrierte Leavitt-Gesetz mit einer Streuung von nahezu Null im Infrarotlicht (K-Band) liefert.
Geschichte im Zusammenhang mit Cepheiden-Veränderlichen
In der Astronomie dient das Leavitt-Gesetz als primäres Standardwerkzeug zur Messung der Entfernungen zu fernen Galaxien. Die Spiralstruktur der Milchstraße (1918), die Erkenntnis, dass die Milchstraße eine isolierte Galaxie ist (1924), die Expansion des Universums (1929), die Rotation der Milchstraße (1934), die Schätzung des Alters des Universums (1958), die beschleunigte Expansion des Universums (1995), Kalibrierung der auf SNIa basierenden kosmischen Entfernungsleiter (1998) usw. sind einige wichtige Ergebnisse, die aus dem Leavitt-Gesetz abgeleitet wurden. Eine große Streuung in der Perioden-Leuchtkraft-Beziehung begrenzt die Genauigkeit der Entfernungsmessungen auf wenige MPc (Mega-Parsec – Längeneinheit) tief im beobachtbaren Universum. Dieses Python-Paket reduziert die Streuung der Leavitt-Gesetze, indem es den systematischen Fehler bei der Rötung und Entfernungsmessung einzelner Cepheiden bestimmt und so letztlich die Reichweite der kosmischen Entfernungsleiter erweitert.
Der Python-Code für den Kalibrierungsalgorithmus wird im GitHub-Repository gehostet.
Leavitt Law calibration repository: https://github.com/mshubham00/Leavitt_Law_Calibration