Langzeitentwicklung kompakter Doppelsternsysteme mit Bestrahlungsrückkopplung

Büning, Andreas (2003): Langzeitentwicklung kompakter Doppelsternsysteme mit Bestrahlungsrückkopplung. Dissertation, LMU München: Fakultät für Physik

Abstract

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit einem Modell, das Oszillationen der Massentransferrate in halbgetrennten, kompakten Doppelsternsystemen auf verhältnismäßig großen Zeitskalen erklären kann. Der kompakte Stern, ein Weißer Zwerg, Neutronenstern oder Schwarzes Loch akkretiert Materie von seinem ausgedehnteren Begleiter. Durch die entstehende Akkretionsleuchtkraft wird der masseverlierende Stern bestrahlt und seine äußersten, dem Begleiter zugewandten Schichten werden aufgeheizt. Besitzt der masseverlierende Stern eine konvektive Hülle, so ist sein thermischer Gleichgewichtsradius von der äußeren Bestrahlung abhängig, und der Stern reagiert auf Änderungen in der Bestrahlung auf der Kelvin-Helmholtz-Zeitskala der konvektiven Hülle. Da die Massentransferrate wiederum empfindlich vom Sternradius abhängt, kommt es zu einer Rückkopplung auf den Massentransfer. Dieser Effekt kann dazu führen, daß die stationäre Massentransferrate instabil wird und sich das System quasi immer entweder im "High State" bei erhöhtem Massentransfer oder im "Low State" bei verringertem oder sogar abgeschaltetem Massentransfer befindet. In Frage kommen hierfür Systeme mit einem massearmen Hauptreihenstern oder Riesen als Massegeber, also Kataklysmische Veränderliche (CV) und Massearme Röntgendoppelsterne (LMXB). Es gibt ein auf einfachen Sternmodellen beruhendes analytisches Modell für das Auftreten von Massentransferzyklen sowie einzelne numerische Entwicklungsrechnungen, die auf jenen vereinfachten Modellen basieren. Das Hauptziel der vorliegenden Arbeit besteht nun darin, dieses analytische Modell und insbesondere die Grenzen der Instabilitätsbereiche durch numerische Rechnungen mit vollen 1D-hydrostatischen Sternmodellen für den masseverlierenden Stern zu bestätigen. Es wird daher zunächst ein impliziter Algorithmus entwickelt, der es ermöglicht, insbesondere das Ein- und Ausschalten des Massentransfers numerisch mit der erforderlichen Genauigkeit zu verfolgen, und der für Langzeitrechnungen möglichst wenig Zeitschritte benötigt. Des weiteren wird das analytische Modell ausführlich mittels linearer Stabilitätsanalyse hergeleitet und diskutiert sowie durch Hinzunahme eines bisher vernachlässigten Terms verbessert. Es ergibt sich schließlich eine einfache Ungleichung als Bedingung für das Auftreten von bestrahlungsinduzierten Massentransferzyklen. Schließlich werden numerische Langzeitentwicklungen sowohl für nuklear unentwickelte als auch nuklear entwickelte Sterne gerechnet. Vergleiche mit dem analytischen Modell zeigen eine recht gute quantitative Übereinstimmung für unentwickelte Sterne. Für stark entwickelte Sterne, für die das analytische Modell formal nicht anwendbar ist, zeigen sich deutliche Unterschiede. Dennoch ist es mit dem verbesserten analytischen Modell nun möglich, für ein vorgegebenes System anzugeben, ob und für welche Parameter Massentransferzyklen auftreten sollten.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Keywords: close binaries, mass transfer, cataclysmic variables, reflection effect
• Themengebiete: 500 Naturwissenschaften und Mathematik ; 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
• Fakultäten: Fakultät für Physik
• Sprache der Hochschulschrift: Deutsch
• Datum der mündlichen Prüfung: 24. November 2003