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Struktur- und Staubentwicklung in zirkumstellaren Scheiben um TTauri-Sterne - Analyse und Modellierung hochauflösender Beobachtungen in verschiedenen Wellenlängenbereichen

Schegerer, Alexander A.

English Title: Evolution of the Dust and the Structure of Circumstellar Disks around TTauri stars - Analysis and Modeling of highly spatial Observations in various wavelength regimes

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Abstract

Im Zentrum dieser Doktorarbeit steht die Untersuchung der inneren Strukturen zirkumstellarer Scheiben um TTauri-Sterne sowie die Analyse zirkumstellarer Staub- und Eisteilchen und ihres Einflusses auf die Scheibenstruktur. Unter Zuhilfenahme von theoretisch berechneten Vergleichsspektren gibt der Verlauf der 10um-Emissionsbande in den Spektren junger stellarer Objekte Hinweise auf den Entwicklungsgrad von Silikatstaub. Die Silikatbanden von 27 TTauri-Objekten werden analysiert, um nach potentiell vorliegenden Korrelationen zwischen der Silikatstaubzusammensetzung und den stellaren Eigenschaften zu suchen. Analog erlaubt das Absorptionsband bei 3um, das dem Wassereis zugeschrieben wird, eine Untersuchung der Entwicklung von Eiskörnern in jungen stellaren Objekten. Erstmals ist es gelungen, kristallines Wassereis im Spektrum eines TTauri-Objektes nachzuweisen. Unser wichtigstes Hilfsmittel zur Analyse der Temperatur- und Dichtestrukturen zirkumstellarer Scheiben ist ein Monte-Carlo-Strahlungstransportprogramm. In einem erweiterten Modellansatz wird die Dichtestruktur der Scheibe in Abhängigkeit von deren Temperaturverteilung selbstkonsistent, mit Hilfe der hydrostatischen Gleichgewichtsbeziehung ermittelt. Die korrekte numerische Umsetzung wird in einer Vergleichsstudie verifiziert. Interferometrische Beobachtungen von 14 TTauri-Objekten im mittleren und nahen infraroten Wellenlängenbereich liefern Informationen über die räumliche Verteilung von warmem und heißem Staub. Ebenfalls sind Aussagen über die radiale Abhängigkeit des Entwicklungsgrades von Silikatstaub in den zirkumstellaren Scheiben um TTauri-Sterne möglich. Zur Modellierung interferometrischer Messungen und gleichzeitig der spektralen Energieverteilungen der beobachteten Objekte wird der Ansatz der passiven Scheibe bzw. der aktiven Scheibe mit oder ohne zirkumstellarer Hülle herangezogen. Mit Hilfe der interferometrischen Messungen kann die Anzahl der Modelle, die allein die spektrale Energieverteilung reproduzieren können, verringert werden.

Translation of abstract (English)

The key issues of this thesis is the investigation of the inner regions of the circumstellar disks around TTauri stars as well as the analysis of the properties of circumstellar dust and ice particles and their influence on the disk structure. Using theoretically calculated spectra for different dust components as reference, the shape of the 10um emission feature in the spectra of young stellar objects provides hints for the evolutionary state of silicate dust. The silicate features of 27 TTauri objects are analysed in order to find possible correlations between the silicate dust composition and stellar properties. Correspondingly, similar informations about the evolutionary status of water ice in circumstellar disks can be derived from the absorption band at 3um. For the first time crystallised water ice was detected in the spectrum of a TTauri object. Our primary tool of the analysis of the density and temperature structure of circumstellar disks is a Monte-Carlo program for radiative transfer simulations. In an extended modeling approach the density structure of the disk is self-consistently determined by the relation of hydrostatical equilibrium. The numerical implementation is tested in a benchmark study. Interferometric observations of 14 TTauri objects in the mid- and near-infrared wavelength range provide informations about the spatial distribution of warm and hot dust. Furthermore, it is found that the evolutionary state of silicate dust depends on its radial location in the circumstellar disks of TTauri stars. For the modeling of all the interferometric measurements and of the spectral energy distributions of the observed objects, simultaneously, the approach of a passive disk and an active disk with or without a circumstellar envelope is used, respectively. By means of the interferometric measurements, the number of models that can reproduce the spectral energy distribution, is strongly reduced.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Henning, Prof. Dr. Thomas
Date of thesis defense: 17 October 2007
Date Deposited: 12 Dec 2007 10:01
Date: 2007
Faculties / Institutes: Service facilities > Max-Planck-Institute allgemein > MPI for Astronomy
Subjects: 520 Astronomy and allied sciences
Controlled Keywords: Stellarastronomie, Heidelberg / Max-Planck-Institut für Astronomie, Akkretion, Interplanetarer Staub, Interferometer, VLT, Astronomie
Uncontrolled Keywords: junge stellare Objekte , zirkumstellare Scheiben , TTauri-Sterneyoung stellar objects , TTauri stars , circumstellar disks , interferometry
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