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Dissolution of Star Clusters in the Galaxy and its Center

Ernst, Andreas

German Title: Auflösung von Sternhaufen in der Milchstraße und ihrem Zentrum

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Abstract

This thesis is concerned with investigations on the dissolution of star clusters in the tidal field of the Galaxy and in particular its center. At first the escape process of stars from star clusters is studied in the framework of chaos-theoretical considerations. Already in the linear tidal approximation it is possible to compute the basins of escape and the chaotic saddle for the system. After the stars have left the star cluster they form tidal arms (or tails) due to the differential rotation of the Galaxy. For star clusters on circular orbits the theoretical framework for the investigation of the properties of tidal arms is discussed. The theory is applied for a star cluster model in the Galactic center. For this purpose a new N-body program called "nbody6gc" has been developed. The algorithm is described in detail and the results of N-body simulations are discussed. At certain positions, well-defined clumps develop in the tidal arms due to the epicyclic motion of the stars. The positions of the clumps are calculated with the analytical theory. Furthermore, a classification of the cluster stars according to radius and specific Jacobi energy is introduced in order to explain the dissolution times and a few results on the "paradox of youth" are formulated.

Translation of abstract (German)

Diese Arbeit widmet sich Untersuchungen zur Auflösung von Sternhaufen im Gezeitenfeld der Milchstraße und insbesondere ihres Zentrums. Es wird zunächst der Fluchtprozess von Sternen aus Sternhaufen im Rahmen chaostheoretischer Überlegungen betrachtet. Schon in der linearen Gezeitenapproximation ist es möglich, "Flucht-Basins" und den chaotischen Sattel für das System zu berechnen. Nachdem Sterne den Sternhaufen verlassen haben, bilden sie aufgrund der differentiellen Rotation der Galaxie Gezeitenarme. Für Sternhaufen auf Kreisbahnen wird der theoretische Rahmen zur Untersuchung der Eigenschaften der Gezeitenarme diskutiert. Die Theorie wird auf einen Modell Sternhaufen im Zentrum der Milchstraße angewandt. Zu diesem Zweck wurde ein neues N-Körper-Programm namens "nbody6gc" entwickelt. Der Algorithmus wird im Detail beschrieben und die Resultate der durchgeführten N-Körper-Simulationen diskutiert. An bestimmten Stellen in den Gezeitenarmen bilden sich aufgrund der Epizykelbewegung der Sterne wohldefinierte Klumpen. Die Positionen der Klumpen werden mit der analytischen Theorie berechnet. Darüber hinaus wird eine Klassifikation der Haufensterne nach Radius und spezifischer Jacobi-Energie vorgestellt, um die Auflösungszeiten zu erklären, und es werden einige Resultate hinsichtlich des "Paradoxes der Jugend" formuliert.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Just, Dr. PD Andreas
Date of thesis defense: 15 April 2009
Date Deposited: 20 Apr 2009 07:19
Date: 2009
Faculties / Institutes: Service facilities > Max-Planck-Institute allgemein > MPI for Astronomy
Service facilities > Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg (ZAH) > ZAH: Astronomisches Rechen-Institut
Subjects: 520 Astronomy and allied sciences
Controlled Keywords: Sternhaufen, Stellardynamik, Chaostheorie
Uncontrolled Keywords: star clusters , stellar dynamics , chaos theory
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