Rote Riesen in 2D: Interferometrie und Sternatmosphären

Sterne am Asymptotischen Riesenast (AGB) stellen das Spätstadium der Entwicklung von Sternen bis zu etwa achtfacher Sonnenmasse dar. Zentrale Fragestellungen für diese Sterngruppe wie die Entstehung von Molekülen und zirkumstellarem Staub, die Wechselwirkung zwischen Sternpulsation und der Struktur der Sternatmosphäre, die Entwicklung on Inhomogenitäten auf der Sternoberfläche sowie Ursprung, Stärke und Geometrie des Sternwindes lassen sich sehr gut mittels Interferometrie untersuchen. Im letzten Jahrzehnt wurden wesentliche Fortschritte im Verständnis und in der Modellierung der Atmosphären von AGB-Sternen erzielt. Dies beruhte auf verbesserten Daten für Moleküle und Staub, systematischen Vergleichen zwischen spektroskopischen Beobachtungen und Modellen und der Weiterentwicklung dynamischer Modellatmosphären. Zugleich verbessern sich auch die Möglichkeiten interferometrischer Messungen stark durch gesteigerte Effizienz, längere Basislinien, die Kombination von mehr als zwei Teleskopen, die Einbeziehung des mittleren Infrarot und die Verfügbarkeit spektroskopischer Instrumente. Im Hinblick auf den hohen Staubgehalt und die starke Zeitabhängigkeit der Atmosphären von AGB-Stern sind die beiden letztgenannten Verbesserungen von besonderer Bedeutung da sie einerseits die Untersuchung des zirkumstellaren Staubes ermöglichen und andererseits simultan zwei unabhängige und komplementäre Informationsquellen (Spektren und Helligkeitsprofile) zugänglich sind. Das vorgeschlagene Projekt nutzt die Fortschritte im Bereich der Interferometrie und der Modelle zu einem eingehenden Vergleich zwischen neuen spektro-interferometrischen Daten und aktuellen statischen und dynamischen Modellatmosphären. Dabei wird auf die Gruppe der Kohlenstoffsterne (d.h. AGB-Sterne mit einem Überschuss an Kohlenstoff) besonderer Wert gelegt da (1) diese von besonderer Bedeutung für die Entwicklung von Sternen und Galaxien sind, (2) die vorhandenen Modelle ausgereifter sind als für M-Sterne (d.h. Überschuss an Sauerstoff) und (3) es für C-Sterne deutlich weniger interferometrische Daten gibt. Die Ziele dabei sind die Verbindung zwischen interferometrischen Beobachtungsgrößen und Modell-Parametern, die Bestimmung stellarer Parameter aus neuen Beobachtungen mit MIDI und AMBER am ESO-VLTI und der Vergleich zwischen interferometrischen Hinweisen auf atmosphärische Inhomogenitäten bzw. Asymmetrien mit Modellvorhersagen. Komplementär zu zwei laufenden FWF-Projekten die sich mit den Elementhäufigkeiten und den Staubeigenschaften von AGB-Sternen bschäftigen, sind auch Untersuchungen an M-Sternen geplant. Zum einen sollen verschiedene Typen von Modellatmosphären mit vorhandenen interferometrischen Beobachtungen verglichen werden und zum anderen sollen erstmals die Radien von AGB-Sternen in Kugelsternhaufen bestimmt werden. Um die Expertise im Bereich der interferometrischen Beobachtungen und Datenauswertung innerhalb des Projektteams zu vertiefen und den frühen Zugang zu Daten mit Instrumenten der nächsten Generation zu sichern ist auch eine Beteiligung am VLTI Spectro Imager vorgesehen, einem in Planung befindlichen nah-Infrarot Instrument des ESO-VLTI. Das Projekt wir in Zusammenarbeit mit KollegInnen in Bonn, Garching, Grenoble, Leuven, Uppsala und Wien durchgeführt.

Sterne am Asymptotischen Riesenast (AGB) stellen das Spätstadium der Entwicklung von Sternen bis zu etwa achtfacher Sonnenmasse dar. Zentrale Fragestellungen für diese Sterngruppe wie die Entstehung von Molekülen und zirkumstellarem Staub, die Wechselwirkung zwischen Sternpulsation und der Struktur der Sternatmosphäre, die Entwicklung on Inhomogenitäten auf der Sternoberfläche sowie Ursprung, Stärke und Geometrie des Sternwindes lassen sich sehr gut mittels Interferometrie untersuchen. Im letzten Jahrzehnt wurden wesentliche Fortschritte im Verständnis und in der Modellierung der Atmosphären von AGB-Sternen erzielt. Dies beruhte auf verbesserten Daten für Moleküle und Staub, systematischen Vergleichen zwischen spektroskopischen Beobachtungen und Modellen und der Weiterentwicklung dynamischer Modellatmosphären. Zugleich verbessern sich auch die Möglichkeiten interferometrischer Messungen stark durch gesteigerte Effizienz, längere Basislinien, die Kombination von mehr als zwei Teleskopen, die Einbeziehung des mittleren Infrarot und die Verfügbarkeit spektroskopischer Instrumente. Im Hinblick auf den hohen Staubgehalt und die starke Zeitabhängigkeit der Atmosphären von AGB-Stern sind die beiden letztgenannten Verbesserungen von besonderer Bedeutung da sie einerseits die Untersuchung des zirkumstellaren Staubes ermöglichen und andererseits simultan zwei unabhängige und komplementäre Informationsquellen (Spektren und Helligkeitsprofile) zugänglich sind. Das vorgeschlagene Projekt nutzt die Fortschritte im Bereich der Interferometrie und der Modelle zu einem eingehenden Vergleich zwischen neuen spektro-interferometrischen Daten und aktuellen statischen und dynamischen Modellatmosphären. Dabei wird auf die Gruppe der Kohlenstoffsterne (d.h. AGB-Sterne mit einem Überschuss an Kohlenstoff) besonderer Wert gelegt da (1) diese von besonderer Bedeutung für die Entwicklung von Sternen und Galaxien sind, (2) die vorhandenen Modelle ausgereifter sind als für M-Sterne (d.h. Überschuss an Sauerstoff) und (3) es für C-Sterne deutlich weniger interferometrische Daten gibt. Die Ziele dabei sind die Verbindung zwischen interferometrischen Beobachtungsgrößen und Modell-Parametern, die Bestimmung stellarer Parameter aus neuen Beobachtungen mit MIDI und AMBER am ESO-VLTI und der Vergleich zwischen interferometrischen Hinweisen auf atmosphärische Inhomogenitäten bzw. Asymmetrien mit Modellvorhersagen. Komplementär zu zwei laufenden FWF-Projekten die sich mit den Elementhäufigkeiten und den Staubeigenschaften von AGB-Sternen bschäftigen, sind auch Untersuchungen an M-Sternen geplant. Zum einen sollen verschiedene Typen von Modellatmosphären mit vorhandenen interferometrischen Beobachtungen verglichen werden und zum anderen sollen erstmals die Radien von AGB-Sternen in Kugelsternhaufen bestimmt werden. Um die Expertise im Bereich der interferometrischen Beobachtungen und Datenauswertung innerhalb des Projektteams zu vertiefen und den frühen Zugang zu Daten mit Instrumenten der nächsten Generation zu sichern ist auch eine Beteiligung am VLTI Spectro Imager vorgesehen, einem in Planung befindlichen nah-Infrarot Instrument des ESO-VLTI. Das Projekt wir in Zusammenarbeit mit KollegInnen in Bonn, Garching, Grenoble, Leuven, Uppsala und Wien durchgeführt.