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The formation of brown dwarfs as revealed by the mass function of IC2391

Boudreault, Steve

German Title: Die Entstehung Brauner Zwerge basierend auf der Massenfunktion von IC2391

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Abstract

This PhD thesis deals with the formation and evolution of brown dwarfs. Here, we present the stellar and substellar mass function of the open cluster IC2391, plus its radial dependence, and use this to put constraints on the formation mechanism of brown dwarfs. Our multiband optical and infrared photometric survey with spectroscopic follow up covers 11 square degrees, making it the largest survey of this cluster to date. We observe that there is no variation in the mass function over the stellar/substellar boundary at all three cluster radius intervals analyzed. From this lack of discontinuity, we conclude that the stellar embryo ejection mechanism cannot be the unique brown dwarf formation path if this formation mechanism produces a higher velocity dispersion for brown dwarfs than the stars obtain. Alternatively, the ejection mechanism could be a dominant brown dwarf formation path only if it produces the same velocity dispersion for brown dwarfs as exists for stars in the cluster. In addition, we observe a radial variation in the mass function over the range 0.15 to 0.5Msol. We conclude that this is a signature of mass segregation via dynamical evolution. Analysis of mass functions of other open clusters from different ages and environment, at each side of the stellar/substellar boundary, also indicates that dynamical evolution influences the shape of the mass function.

Translation of abstract (German)

Diese Dissertation behandelt die Entstehung und Entwicklung von Braunen Zwergen. In ihr wird die stellare und substellare Massenfunktion des offenen Sternhaufens IC2391 einschließlich ihrer radialen Abhängigkeit untersucht und die gefundenen Ergebnisse werden dazu verwendet Randbedingungen für die Entstehungsmechanismen von Braunen Zwergen zu ermitteln. Unsere photometrische Vielfarbenuntersuchung im optischen und infraroten Bereich überdeckt elf Quadratgrad. Dies ist die bisher umfassendste Studie dieses Haufens. Wir haben in der Massenfunktion keine Änderung beim Übergang von der stellaren zur substellaren Grenze gefunden; dies gilt für alle drei untersuchten ringförmigen Haufenregionen. Aus dieser Stetigkeit schließen wir, dass der Auswurfsmechanismus von stellaren Embryos nicht der einzige Entstehungsmechanismus von Brauner Zwergen sein kann, falls dieser Entstehungsprozess eine höhere Geschwindigkeitsverteilung für Braune Zwerge als für Sterne zur Folge hat. Der Auswurfmechanismus könnte nur dann ein dominanter Entstehungsmechanismus Brauner Zwerge sein, falls er dieselbe Geschwindigkeitsverteilung für Braune Zwerge und Sterne in dem Haufen erzeugt. Zusätzlich beobachten wir eine radiale Änderung in der Massenfunktion im Bereich von 0.15 bis 0.5Msol. Wir schließen daraus, dass es sich um ein Anzeichen für Massensegregation durch dynamische Entwicklung handelt. Die Analyse der Massenfunktion beidseitig der stellaren/substellaren Grenze in anderer offener Sternhaufen unterschiedlichen Alters und in unterschiedlichen Umgebungen deutet auch darauf hin, dass dynamische Evolution die Form der Massenfunktion beeinflusst.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Klessen, Prof. Dr. Ralf S.
Date of thesis defense: 20. November 2008
Date Deposited: 04. Dec 2008 13:34
Date: 2008
Faculties / Institutes: Service facilities > Max-Planck-Institute allgemein > MPI for Astronomy
Subjects: 520 Astronomy and allied sciences
Controlled Keywords: Brauner Zwerg, Offener Sternhaufen, Sternentstehung
Uncontrolled Keywords: Massearme Sterne , Braune Zwerge , Massenfunktion , Offene Sternhaufen , IC 2391low-mass stars , brown dwarfs , mass function , open clusters , IC 2391
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