Modelle zirkumstellarer Staubhüllen

Selbstkonsistente, stationäre Modelle

Ein weiterer zentraler Punkt in der Untersuchung des übergeordneten Zieles unserer Arbeitsgruppe - der Festkörperbildung unter astrophysikalischen Bedingungen - bildet die Modellierung der nichtlinearen Wechselwirkungen zwischen der Staubbildung und der Ausbildung eines Windphänomens.

In diesem Zusammenhang kommt den selbstkonsistenten, stationären Modellen staubgetriebener Winde von leuchtkräftigen, kühlen Riesen und Überriesen, die eine wichtige Unterabteilung der strahlungsgetriebenen Winde darstellen, große Bedeutung zu. Der Staubbildungsprozess legt sowohl die stellare Massenverlustrate als auch den Übergang von einer Unter- zu einer Überschallströmung des expandierenden Massenabstromes fest. Der durch den Strahlungsdruck auf Staubteilchen bewirkte Massenverlust ist ein nichtlinearer, selbstverstärkender Mechanismus, der leicht zu sehr hohen Massenverlustraten führen kann. Dieser Effekt spielt möglicherweise eine wichtige Rolle sowohl für die Entwicklung von Objekten auf dem asymptotischen Roten Riesen Ast als auch für den Übergang zum planetarischen Nebel. Eine aktuelle Weiterentwicklung dieser Arbeiten stellen die selbstkonsistenten Mehrkomponentenmodelle stationärer, staubgetriebener Winde dar.

Zeitabhängige Modellierung

Der zweite große Komplex ist die theoretische Beschreibung der expandierenden, zirkumstellaren Staubhüllen von Mira-Variablen und langperiodischen Veränderlichen. Die Untersuchung der Wechselwirkung zwischen den lokalen zeitabhängigen Bedingungen in der Sternatmosphäre, den Prozessen von Staubbildung und Staubvernichtung sowie der dynamischen Rückkopplung der Festkörperphase auf die Hüllenstruktur ist durch die erstmals realisierte, konsistente Kopplung zwischen zeitabhängiger Hydrodynamik und dem Kondensationsprozeß im Rahmen eines Programmes zur numerischen Lösung des nichtlinear gekoppelten Problems bestehend aus zeitabhängiger Hydrodynamik, Strahlungstransport, Chemie und Festkörperbildung anhand detaillierter Modellrechnungen möglich.

Diese Modelle zeigen deutlich die Schlüsselrolle, die dem Staub bezüglich radialer Struktur und Dynamik der zirkumstellaren Hülle zukommt (diskrete Staubschalen, Multiperiodizität dieser Schalen, staubinduzierte und/oder staubverstärkte Stoßfronten, Beschränkung der Kondensationszone durch Backwarming-Effekte bedingt durch die Staubopazität).