Abstract English

The period-luminosity (P-L) relation of various types of variable stars is a key tool for determining the distance to an individual object or a whole galaxy. Thus it has a high relevance for stellar and extragalactic astrophysics. The Gaia mission, to be launched in 2011, will provide parallax measurements for a vast number of objects in the Milky Way, which will allow to improve the existing P-L relations considerably. One of the P-L relations that will profit a lot from this improvement is the one for long period variables. The Hipparcos data did no allow to establish a good relation for the Milky Way in that case. From the Magellanic Clouds we now know that the long period variables are found on several parallel P-L relations. A similar picture could not be established for the Milky Way up to now. The proposed project aims to provide the preparatory results necessary to produce a P-L diagram with the Gaia data. More specifically, the project will provide the following main output: (1) a relation for the calculation of a bolometric correction for the Gaia G photometry using Gaia low resolution spectroscopy; (2) a database of LPVs with well determined periods that will be correlated with the Gaia results for producing accurate P-L diagrams for various parts of the Milky Way; (3) high quality example light curves for training and optimizing the period finding algorithm of the Gaia data analysis; (4) improved classification criteria for LPVs according to their pulsation mode; (5) a better understanding of the global parameters influencing the P-L relations with the help of a study on the LPVs in stellar clusters and pulsation models. As part of the findings of this project will directly go into the Gaia data analysis the work has to be started in advance of the launch of Gaia. The project is a contribution to the Gaia Data Processing and Analysis Centre, and the applicant is a member of Gaia Coordination Unit 7 (Variable Stars). However, the outcome of the project will be of use also beyond the Gaia mission. Especially the proposed study of the parameters influencing the shape of the P-L diagram will provide new insight into the late stages of stellar evolution of low and intermediate mass stars.

Abstract German

Die Perioden-Leuchtkraft (P-L) Beziehung der verschiedenen Arten von veränderlichen Sternen ist ein grundlegendes Instrument für die Bestimmung der Entfernung zu einem einzelnen Objekt oder zu einer ganzen Galaxie. Dadurch hat die P-L Beziehung eine große Bedeutung für die stellare und extragalaktische Astrophysik. Die Gaia Mission mit Starttermin 2011 wird Parallaxen für etwa 18 Millionen veränderliche Sterne in der Milchstraße messen, die die vorhandenen P-L Relationen beträchtlich verbessern werden. Eine der P-L Relationen, die von dieser Verbesserung besonders profitieren wird, ist jene für die langperiodisch Veränderlichen (LPVs). Die Hipparcos Daten erlaubten es in diesem Fall nicht, eine verlässliche Beziehung für die Milchstraße abzuleiten. Von den Magellan'schen Wolken wissen wir, dass die langperiodisch Veränderlichen auf mehreren parallelen P-L Relationen liegen. Ein ähnliches Ergebnis konnte für die Milchstraße bis jetzt nicht gefunden werden. Das Ziel des vorgeschlagenen Projekts ist es, bereits im Vorfeld der Gaia Mission jene Untersuchungen durchzuführen, die notwendig sind, um ein P-L Diagramm mit den Gaia Daten produzieren zu können. Konkret wird das Projekt folgende Resultate liefern: (1) eine Relation für die Berechnung der bolometrischen Korrektur für die Gaia G-Band Photometrie unter Verwendung der niedrig aufgelösten Gaia-Spektren; (2) eine Datenbank von LPVs mit genau bekannten Perioden, die mit den Entfernungsbestimmungen von Gaia zu genauen P-L Diagrammen für verschiedene Teile der Milchstraße kombiniert werden sollen; (3) Beispielleichtkurven von hoher Qualität, um die Periodensuchprogramme von Gaia zu testen und zu optimieren; (4) verbesserte Klassifikationskriterien für LPVs entsprechend ihrem Pulsationsmodus; (5) ein besseres Verständnis der globalen Parameter, welche die P-L Relationen beeinflussen, was durch das Studium von LPVs in Sternhaufen und den Vergleich mit Pulsationsmodellen erreicht werden soll. Da ein Teil der Ergebnisse dieses Projektes direkt in die Gaia Datenanalyse einfließen wird, müssen die Arbeiten bereits vor dem Start von Gaia in Angriff genommen werden. Das Projekt ist ein Beitrag zum Gaia Datenverarbeitungscenter und der Antragsteller ist ein Mitglied der Gaia Coordination Unit 7 (variable Sterne). Die Bedeutung des Projekts reicht jedoch über seinen Input für die Gaia Mission hinaus. Insbesondere wird die vorgeschlagene Studie der Parameter, welche die Form des P-L Diagramms beeinflussen, neue Einblicke in die späten Entwicklungsstadien von Sternen kleiner und mittlerer Masse erlauben.