Massereiche Sterne am Eddington Limit

• Antragsteller: Dr. Götz Gräfener
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 325018366

Im Folgenden präsentiere ich ein Projekt zur Untersuchung sehr massereicher Sterne im oberen Hertzsprung-Russel-Diagramm. Das Leben und Sterben massereicher Sterne ist von grundlegender Bedeutung für viele Zweige der Astronomie, einschließlich der Entwicklung von Galaxien und Sternhaufen, Supernovae (SNe) und Gamma-Ray Bursts, sowie der Anreicherung des interstellaren Mediums (ISM) mit nukleosynthetischen Produkten seit dem Urknall. Die massereichsten Sterne, mit ihren extremen Leuchtkräften und starken Sternwinden, dominieren die Entwicklung sternbildender Galaxien durch ihren Einfluß auf die Ionisiation und Struktur des ISM. Ihr starker Massenverlust, in Form von stationären Sternwinden oder episodischen Ausbrüchen, füttert frisch prozessierte Elemente zurück ins ISM, und entscheidet ob massereiche Sterne ihr Leben als Neutronensterne oder Schwarze Löcher beenden.Die physikalischen Eigenschaften von Sternen oberhalb von etwa 40 Sonnenmassen werden weitgehend durch ihre Nähe zum Eddington-Limit bestimmt. Die Dominanz des Strahlungsdrucks ist verantwortlich für Effekte wie Variabilität und Massenverlust in diesem Regime. Eine Reihe von neuen theoretischen Studien befasst sich mit dem Inflationseffekt, einer Ausdehnung der äußeren Sternhülle nahe dem Eddington-Limit, die die beobachtbaren Sternradien und Effektivtemperaturen stark beeinflusst. Dieser Effekt ist besonders interessant, da er Radiusvariationen und Stabilitätsgrenzen impliziert, die an die Variabilität in der Luminous Blue Variable (LBV) Phase erinnern. Zur Zeit gibt es ein zunehmendes Interesse an dieser rätselhaften Entwicklungsphase, da sie wahrscheinlich das Massenbudget der massereichsten Sterne dominiert, sowie wegen aktueller Hinweise auf LBV-artiges Verhalten in direkten SN Vorläuferphasen.Der Entwicklungszustand von LBVs, und die Natur ihrer Ausbrüche, ist derzeit weitgehend ungeklärt. Ein wichtiges Ziel dieses Projektes ist es, kombinierte Modelle für Sternhüllen und Sternwinde zu entwickeln, um LBV-artiges Verhalten in Entwicklungsmodellen zu identifizieren. Aktuelle Modelle beinhalten entweder nur einen Teil der relevanten Physik, oder unterdrücken den Inflationseffekt artifiziell. Darüber hinaus wird das Zusammenspiel zwischen Sternhülle und Sternwind nahe dem Eddington-Limit generell vernachlässigt. Durch die vorgeschlagene Kombination neuer verbesserter Sternentwicklungsmodelle mit Randbedingungen für optisch dicke Sternwinde, wird es möglich, die Eigenschaften von Sternen in diesen Phasen vorherzusagen, und Phasen mit LBV-artigem Verhalten zu identifizieren. Darüber hinaus werden die neuen Modelle einen Einblick in die Bedingungen an der Windbasis von strahlungsgetriebenen Sternwinden geben, und helfen, offene Probleme mit der Modellierung dieser wichtige Art des Masseverlusts zu lösen. Letztlich werden die neuen Modelle erlauben, Szenarien über den Ursprung der Großen LBV-Ausbrüche, einem der großen ungelösten Problem der stellaren Astrophysik, zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen