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Mass Functions and Mass Segregation in Young Starburst Clusters

Stolte, Andrea

German Title: Massenfunktionen und Massensegregation in jungen Starburst Sternhaufen

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Abstract

The Milky Way starburst clusters Arches in the Galactic Center region and NGC 3603 in the Carina spiral arm are studied with the aim to gain deeper insight into the stellar mass distribution in starburst clusters. The dense stellar population in both clusters is resolved in unprecedented detail with high angular resolution, near-infrared instruments. In the case of the Arches cluster, diffraction-limited, adaptive optics observations are analysed, and the achievements and limitations of ground-based vs. space-based diffraction-limited imaging are revealed by comparison with HST/NICMOS data. In the case of NGC 3603, seeing-limited JHKL photometry is used to derive colour-excess fractions, and is complemented by space-based Halpha data, both serving as tracers for circumstellar disks. Disk survival in starburst clusters is discussed. The present-day mass function (MF) of both clusters is deduced from colour-magnitude diagrams. Radial variations in the MFs reveal a heavily mass-segregated core in both starburst clusters. Dynamical timescales are estimated and interpreted with respect to primordial and dynamical segregation. The implications for massive star and cluster formation scenarios are discussed. Evidence for a low-mass cut-off is observed in the Arches MF, but not in NGC 3603, indicating a reduced formation efficiency for M < 10 Msun stars in the Galactic Center. This environmental difference has strong implications for the formation of stellar populations in galactic nuclei and starburst galaxies.

Translation of abstract (German)

Die Galaktischen Starburst Sternhaufen Arches im Galaktischen Zentrum und NGC 3603 im Carina Spiralarm wurden mit dem Ziel untersucht, ein tieferes Verständnis für die stellar Massenverteilung in Starburst Haufen zu gewinnen. Die dichte, stellare Population in beiden Sternhaufen konnte mithilfe hochauflösender nah-infrarot Instrumente in einzigartigem Detail aufgelöst werden. Im Falle des Arches Sternhaufens wurden beugungsbegrenzte, mit adaptiver Optik gewonnene Beobachtungen im Hinblick auf die Möglichkeiten bodengebundener, beugungsbegrenzter Aufnahmen analysiert, und technische Grenzen im Vergleich zu Weltraumbeobachtungen mit HST/NICMOS aufgezeigt. Im Falle von NGC 3603 wurden Infrarot-Farbexzesse aus JHKL Aufnahmen bestimmt, und gemeinsam mit beugungsbegrenzten HST Halpha Daten verwendet um die Existenz und Überlebensrate von zirkumstellaren Scheiben in Starburst Haufen nachzuweisen. Die aktuelle Massenfunktion (MF) der Starburst Haufen wurde aus Farb-Helligkeits-Diagrammen hergeleitet. Dynamische Zeitskalen wurden abgeschätzt, die Effekte primordialer oder dynamischer Massensegregation werden diskutiert, und die Folgen für Entstehungsmodelle massereicher Sterne und Sternhaufen werden angesprochen. Evidenz für einen Abbruch der MF unterhalb von M < 10 Msun wird im Arches Sternhaufen beobachtet, jedoch nicht in NGC 3603, was auf eine reduzierte Entstehungsrate von Sternen niedriger Masse nahe des Galaktischen Zentrums hindeutet. Dieser Einfluß der Sternentstehungsumgebung auf die MF hat signifikante Bedeutung für Sternentstehung in Galaxienzentren und Starburst Galaxien.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Rix, Prof. Dr. Hans-Walter
Date of thesis defense: 25. June 2003
Date Deposited: 10. Jul 2003 13:03
Date: 2003
Faculties / Institutes: Service facilities > Max-Planck-Institute allgemein > MPI for Astronomy
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Sternpopulation, Heidelberg / Max-Planck-Institut für Astronomie, Massenverteilung, Offener Sternhaufen, Astronomie, Sternentstehungsgebiet
Uncontrolled Keywords: NGC 3603 , Arches , Massenfunktion , Massensegregationmass function , mass segregation , starburst cluster , NGC 3603 , Arches
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