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Dust formation by stars and evolution in the interstellar medium

Zhukovska, Svitlana

German Title: Staubproduktion von Sternen und Staubentwicklung im interstellaren Medium

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Abstract

The main goal of this thesis is the study of the origin and evolution of interstellar dust in the Milky Way. We develop a model for the chemical evolution of the galactic disk as a basis for our new model of dust evolution, which considers for the first time the individual evolutions of stardust and of dust condensed in molecular clouds of the Galactic disk. We include dust production by AGB stars in detail, using the results of synthetic AGB models combined with models of dust condensation in stellar outflows, and estimate the efficiency of dust condensation in supernovae by matching model results for the Solar neighbourhood with observed abundances of presolar dust grains of supernova origin. Our results indicate that supernovae produce mainly carbon dust, with only small amounts of silicates, iron and silicon carbonate. We show that the interstellar dust population is dominated by dust grown in the interstellar medium across the Galactic history; moreover, dust formed in AGB stars and supernovae is a dominant source of dust only at metallicities lower than the minimal value for efficient dust growth in molecular clouds.

Translation of abstract (German)

Das Hauptziel dieser Arbeit ist das Studium des Ursprungs und der Entwicklung des interstellaren Staubs in der Milchstraße. Wir erarbeiten ein Modell der chemischen Entwicklung der galaktischen Scheibe als Grundlage unseres neuen Staubentwicklungsmodells, das erstmals die individuelle Entwicklung des Sternenstaubs und in Molekülwolken der galaktischen Scheibe kondensierten Staubs berüucksichtigt. Die Staubproduktion von AGB-Sternen behandeln wir im Detail, indem wir Berechnungen synthetischer AGB-Modelle mit Modellen zur Staubkondensation in dem von Sternen ausgestoßenen Material kombinieren. Weiterhin schätzen wir die Effizienz der Staubkondensation in Supernovae durch Anpassen der Ergebnisse von Modellrechnungen zur Sonnenumgebung an beobachtete Haufigkeiten von durch Supernova-Explosionen erzeugten präsolaren Staubkörnern. Unsere Ergebnisse legen dar, dass Supernovae überwiegend Staub aus Kohlenstoff mit einem sehr kleinen Anteil von Staub aus Silikaten, Eisen und Siliziumcarbid erzeugen. Wir zeigen, dass interstellarer Staub während der gesamten Entwicklungsgeschichte der galaktischen Scheibe hauptsächlich aus im interstellaren Medium entstandenem Staub besteht. Zudem dominiert die Staub aus AGB-Sternen und Supernovae im interstellaren Medium nur bei Metallizit ¨ aten unterhalb des für effizientes Staubwachstum in Molekülwolken nötigen Minimums.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Gail, Professor Hans-Peter
Date of thesis defense: 17. December 2008
Date Deposited: 09. Mar 2009 14:24
Date: 2008
Faculties / Institutes: Service facilities > Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg (ZAH) > Institute of Theoretical Astrophysics
Subjects: 520 Astronomy and allied sciences
Controlled Keywords: Interstellarer Staub, Kosmischer Staub, Sonnensystem, Milchstraßensystem
Uncontrolled Keywords: dust origin , dust evolution , SN dust , AGB dust , chemical evolution model , Milky May
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