English Title: Accretion Disk Models with a generalized, Reynolds-critical Turbulence in Active Galactic Nuclei and around Protostars

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Abstract

Sowohl bei Quasaren als auch bei Protosternen reichen herkoemmliche Akkretionsscheibenmodelle zur Beschreibung nicht mehr aus, da die Scheibenmassen im Vergleich zur Zentralmasse nicht mehr klein sein muessen. Fuer diese Scheiben wurden stationaere, geometrisch duenne Scheibenmodelle fur eine verallgemeinerte, Reynolds-kritische Turbulenz berechnet. Im Gegensatz zu Standard-Scheiben koennen diese sehr viel schneller Material durch die Scheibe akkretieren. Dies kann die extrem massereichen Schwarzen Loecher in AGN bereits in den fruehen Phasen der Galaxienentwicklung erklaeren, in denen durch Wechselwirkungsprozesse viel Gas in das Zentrum gestuerzt ist. Zudem wurden Scheibeninstabilitaeten gefunden, die durch starke Aenderungen der Opazitaet verursacht werden, und die ebenfalls fuer einen voruebergehend schnelleren Einfall von Material verantwortlich sein koennten. Schliesslich konnte gezeigt werden, dass die inneren Bereiche in AGN bis zu (abhaengig von der Massenakkretionsrate) einigen 1.0E4 Schwarzschildradien advektions- (oder konvektions-) dominierte Scheiben sind. In protostellaren Scheiben macht sich der Einfluss der Selbstgravitation in einem starken Anwachsen der Flaechendichte und der Zentraldichte sowie in einem maessigen Anstieg der Zentraltemperatur bemerkbar. Ein Abflachen des Effektivtemperaturprofils zur Erklaerung der beobachteten Spektren konnte aber nicht auf die Selbstgravitation zurueckgefuehrt werden, sondern ist eher durch den Einfluss der umgebenden Molekuelwolke bedingt. Die erhoehte Flaechen- und Zentraldichte wird sich auf die Bildung von Staubagglomeraten in den fruehen Phasen der protostellaren Entwicklung auswirken und so die Planetenentstehung beeinflussen.

Translation of abstract (English)

In the case of quasars and protostars standard accretion disks models are not a suitable prescription anymore as the disk mass is not negligible in comparison to the mass of the central object. For these disks stationary and geometrical thin disk models are calculated using a generalized Reynolds-critical prescription for the viscosity. These disks are able to accrete material much faster than standard disks. This may explain the very massive black holes in AGN, which already can be found in the most distant and therefore youngest galaxies. In these early stages of galaxy evolution, lots of gas is expected to fall towards the galactic center due to merging processes. Furthermore disc instabilities were found, which are caused by strong changes in the opacity and which could also be responsible for temporary gas infall. Finally it is shown, that for high accretion rates the inner parts of disks in AGN up to some 1.0E4 Schwarzschild radii (depending on the mass accretion rate) are advection (or convection) dominated disks. In protostellar disks self-gravity causes a significant increase of the surface density and the central density and, to a lower extent, the central temperature. The deviation of the (Tpropto r^{-3/4}) distribution of the spectrum of young stellar objects is not the consequence of self-gravity but may be due to the surrounding molecular cloud. The increased surface and central density will have implications on the dust agglomeration and therefore on planet formation.