Asteroseismologie und Sternkonvektion

Konvektion ist ein Energietransportprozess der in praktisch jedem Stern vorhanden ist. Er spielt in den Kernen massiver Sterne und den Hüllen kühler Sterne eine grosse Rolle, indem er zum Beispiel die Lebensdauer von Objekten, die massiver als die Sonne sind, und die allerersten Stadien der Sternentwicklung stark beeinflusst. Trotz der extremen Wichtigkeit der Konvektion für die Modellierung des Sternaufbaus und der Sternentwicklung ist ihre genaue Physik noch immer schlecht verstanden. Jede beobachtbare Auswirkung der Konvektion ist daher für unser Verständnis der Sternentwicklung von enormer Bedeutung. Im vorliegenden Projekt wollen wir diese Physik mit Hilfe der Asteroseismologie, die das Innere der Sterne durch die Analyse und Modellierung von mehrfachperiodisch pulsierenden Sternen bestimmt, besser verstehen lernen. Diese Methode ist der Bestimmung des Aufbaus des Erdinneren von der Analyse von Erdbeben sehr ähnlich. Wir beabsichtigen, drei verschiedene Arten pulsierender Sterne, deren Verhalten durch Konvektion beeinflusst ist, zu untersuchen. Die erste Gruppe sind die massereichen Beta Cephei Sterne, die etwa zehnfache Sonnenmasse aufweisen. Diese haben grosse konvektive Kerne, deren Ausdehnung mit asteroseismischen Methoden bestimmt werden können. Die Grösse dieser Kerne ist durch die Heftigkeit der Turbulenz in Sterninneren bestimmt. Für manche der Delta Scuti Sterne, die die zweite hier untersuchte Art von Sternen darstellen und etwa die doppelte Masse unserer Sonne haben, wird das Vorhandensein von sonnenähnlichen Schwingungen, die durch konvektive Oberflächenbewegungen angeregt sind, vorhergesagt. Wie werden versuchen, genau diese Objekte, die dann zwei verschiedene Arten von Pulsation zeigen, zu finden. Im Erfolgsfall (der vorherzusehen ist) können wir dann deren innerste und äusserste Regionen mit asteroseismischen Methoden untersuchen. Zu guter Letzt wollen wir auch die Oberflächenkonvektionszonen einer dritten Gruppe, pulsierende weissen Zwergsterne, analysieren. Diese weisen weit grössere Oberflächengravitation als die anderen Arten pulsierender Sterne auf, die hier zur Debatte stehen. Dieses Projekt sollte zu einem weit besseren Verständnis der Konvektion im Sterninneren und auf deren Oberflächen führen. Unsere Resultate können dann direkt in Modellen für Sternaufbau und -entwicklung verwendet werden. Darüberhinaus erwarten wir, allgemein gültige Informationen über die innere Rotation der Sterne und das Innere von Prä-Supernova-Objekten zu gewinnen, was uns sogar in die Lage versetzen wird, die chemische Entwicklung von Galaxien besser vorherzusagen. Letztendlich sollten wir das Innere der Sterne und ihre zeitliche Entwicklung mit weit grösserer Genauigkeit als heutzutage möglich modellieren können.

Konvektion ist ein Energietransportprozess der in praktisch jedem Stern vorhanden ist. Er spielt in den Kernen massiver Sterne und den Hüllen kühler Sterne eine grosse Rolle, indem er zum Beispiel die Lebensdauer von Objekten, die massiver als die Sonne sind, und die allerersten Stadien der Sternentwicklung stark beeinflusst. Trotz der extremen Wichtigkeit der Konvektion für die Modellierung des Sternaufbaus und der Sternentwicklung ist ihre genaue Physik noch immer schlecht verstanden. Jede beobachtbare Auswirkung der Konvektion ist daher für unser Verständnis der Sternentwicklung von enormer Bedeutung. Im vorliegenden Projekt wollen wir diese Physik mit Hilfe der Asteroseismologie, die das Innere der Sterne durch die Analyse und Modellierung von mehrfachperiodisch pulsierenden Sternen bestimmt, besser verstehen lernen. Diese Methode ist der Bestimmung des Aufbaus des Erdinneren von der Analyse von Erdbeben sehr ähnlich. Wir beabsichtigen, drei verschiedene Arten pulsierender Sterne, deren Verhalten durch Konvektion beeinflusst ist, zu untersuchen. Die erste Gruppe sind die massereichen Beta Cephei Sterne, die etwa zehnfache Sonnenmasse aufweisen. Diese haben grosse konvektive Kerne, deren Ausdehnung mit asteroseismischen Methoden bestimmt werden können. Die Grösse dieser Kerne ist durch die Heftigkeit der Turbulenz in Sterninneren bestimmt. Für manche der Delta Scuti Sterne, die die zweite hier untersuchte Art von Sternen darstellen und etwa die doppelte Masse unserer Sonne haben, wird das Vorhandensein von sonnenähnlichen Schwingungen, die durch konvektive Oberflächenbewegungen angeregt sind, vorhergesagt. Wie werden versuchen, genau diese Objekte, die dann zwei verschiedene Arten von Pulsation zeigen, zu finden. Im Erfolgsfall (der vorherzusehen ist) können wir dann deren innerste und äusserste Regionen mit asteroseismischen Methoden untersuchen. Zu guter Letzt wollen wir auch die Oberflächenkonvektionszonen einer dritten Gruppe, pulsierende weissen Zwergsterne, analysieren. Diese weisen weit grössere Oberflächengravitation als die anderen Arten pulsierender Sterne auf, die hier zur Debatte stehen. Dieses Projekt sollte zu einem weit besseren Verständnis der Konvektion im Sterninneren und auf deren Oberflächen führen. Unsere Resultate können dann direkt in Modellen für Sternaufbau und -entwicklung verwendet werden. Darüberhinaus erwarten wir, allgemein gültige Informationen über die innere Rotation der Sterne und das Innere von Prä-Supernova-Objekten zu gewinnen, was uns sogar in die Lage versetzen wird, die chemische Entwicklung von Galaxien besser vorherzusagen. Letztendlich sollten wir das Innere der Sterne und ihre zeitliche Entwicklung mit weit grösserer Genauigkeit als heutzutage möglich modellieren können.