Zeitabhängige Akkretionsscheibenmodelle für transiente Röntgen-Doppelsterne

• Antragstellerin: Dr. Galina Lipunova
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 570950648

Die Akkretion auf schwarze Löcher und Neutronensterne in Doppelsternsystemen ist die primäre Quelle der Röntgenstrahlung in der Milchstraße. Diese Emission wird durch Akkretionsscheiben erzeugt, die kompakte Objekte in binären Systemen umgeben. Röntgendoppelsternsysteme werden seit etwa 60 Jahren beobachtet. Dennoch gibt es noch viele Lücken in unserem Wissen. Ziel dieses Antrags ist es, die Mechanismen hinter der spektralen Evolution der Scheiben um schwarze Löcher zu verstehen, eine umfassende Theorie der turbulenten Viskosität in den Scheiben zu entwickeln und die Ursprünge der von ihnen ausgehenden Winde zu erkunden. Ausbrüche von Röntgendoppelsternen, die von Wochen bis zu mehreren Monaten dauern, sind sehr leuchtkräftige Ereignisse, die Einblicke in die Physik von schwarzen Löchern und Neutronensternen bieten. Sie werden durch einen starken Anstieg des Massestroms durch eine Akkretionsscheibe verursacht. Das Projekt zielt darauf ab, unser Verständnis der physikalischen Entwicklung der Scheiben während der Ausbrüche zu vertiefen. Wir werden ein modernes zeitabhängiges Modell einer Scheibe entwickeln, das es uns ermöglicht, die beobachtete Flussentwicklung anzupassen und den fundamentalen Parameter α der magnetohydrodynamischen Turbulenz abzuschätzen. Der Parameter α bestimmt die Rate, mit der Masse akkretiert wird und Strahlung in den Akkretionsscheiben erzeugt wird, und seine Untersuchung kann sowohl durch Beobachtungen als auch durch numerische Modellierung angegangen werden. Tatsächlich misst α die Stärke des magnetischen Dynamos in den Akkretionsscheiben – eine der zentralen Herausforderungen der Theorie astrophysikalischer Scheiben, die sehr hohe Rechenressourcen erfordert. Wir beobachten einen Unterschied zwischen den erhaltenen Werten, was darauf hindeuten könnte, dass wir eine wichtige Komponente der Physik der Akkretionsscheiben übersehen. In unserem physikalisch motivierten Modell werden wir einen sich ändernden Ionisationszustand der Scheibe, Selbstheizung durch die eigene Röntgenstrahlung und Winde einbeziehen. Eine genaue Berücksichtigung dieser Faktoren verändert unsere Messungen des Parameters α, den wir aus Beobachtungen von Röntgenausbrüchen gewinnen können. Bisher gibt es nicht viele Beispiele für die physikalische Modellierung spezifischer Röntgenausbrüche, da dies eine sorgfältige Analyse der Beobachtungen erfordert. Wir werden eine solche Analyse durchführen und unser Modell auf Beobachtungen von Ausbrüchen transienter Röntgendoppelsterne anwenden. Dies wird es uns ermöglichen, das Modell zu überprüfen, sein Potenzial zu erkunden und die Parameter des Akkretionsflusses auf selbstkonsistente Weise abzuschätzen. Insgesamt wird unser physikalisches Modell der sich entwickelnden Akkretionsscheibe unser Verständnis der Prozesse in Quellen wie Röntgennovae und Röntgendoppelsterne verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Finnland, Frankreich, USA
• Mitverantwortliche: Dr. Thomas Dauser; Dr. Ekaterina Sokolova-Lapa; Professor Dr. Jörn Wilms
• Kooperationspartner: Professor Jean-Marie Hameury; Dr. Konstantin Malanchev; Dr. Sergey Tsygankov