Akkretion und Rückkopplungsmechanismen in der Entstehung massereicher Sterne

• Antragsteller: Professor Dr. Rolf Kuiper
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 259131583

Kontext: Die Entstehung massereicher Sterne – speziell der massereichsten Sterne – wird beeinflusst, wenn nicht sogar kontrolliert, durch stellare Wechselwirkung mit der Umgebung in Form von Strahlungsdruck und Photoionisation. Numerische Simulationen im Bereich sehr massereicher Sterne (> 100 M⊙) sind jedoch rar und die Abhängigkeit dieser Wechselwirkungsprozesse von der Metallizität der Umgebung wird bisher üblicherweise nur für die extremen Fälle der aktuellen Sternentstehung sowie der Sternentstehung im frühen Universum behandelt, eine gründliche Untersuchung des gesamten Parameterraumes konnte bis heute nicht vorgenommen werden.Methoden: Wir werden numerische Simulationen dieser Rückkopplungsmechanismen der Sternentstehung unter Verwendung unserer kürzlichst fertig gestellten Software durchführen. Diese Software stellt ein einzigartiges numerisches Werkzeug/Labor dar, in dem wir weltweit erstmalig protostellare Jets und Ausflüsse, Strahlungskräfte und Photoionisation in der Modellierung gleichzeitig berücksichtigen können (zusammen mit Stern- und Staubentwicklung).Ziele: Wir werden die radiativen Wechselwirkungsprozesse des Stern-Scheiben-Ausfluss Systems modellieren und Hypothesen bezüglich der Massenobergrenze von Sternen testen, genauer den Strahlungsdruck sogenannter super-Eddington Sternen sowie die Photoevaporation ihrer Akkretionsscheiben. Die Effizienz der Wechselwirkungsprozesse wird quantitativ bestimmt in Abhängigkeit der Metallizität des umgebenden Mediums. Basierend auf analytischen Vorhersagen erwarten wir nämlich eine Dominanz der Photoionisation in Regionen geringer Metallizität (wie im frühen Universum) sowie eine Dominanz des Strahlungsdrucks im Bereich hoher Metallizität (entsprechend heutiger Sternentstehung in der Milchstraße).Fazit: Wir werden das beantragte sechste Jahr der Emmy Noether Forschungsgruppe nutzen, um numerische Studien des Strahlungsdrucks und der Photoionisation für besonders massereiche Sterne auszuführen sowie die Abhängigkeit dieser radiativen Wechselwirkungsprozesse von der Metallizität zu bestimmen. Ein spezieller Fokus wird darin bestehen, den Übergang von dominierender Photoionsation im frühen Universum zur Dominanz des Strahlungsdrucks im heutigen, lokalen Universum zu ergründen.Weitere Folgeuntersuchungen der aktuell laufenden Projekte umfassen Vergleiche unserer erst kürzlich gewonnenen Forschungsergebnisse mit Beobachtungen fragmentierender Scheiben um massereiche Sterne sowie deren späterer Multiplizität. Auszuführende technische Schritte beinhalten die Zusammenführung des eingesetzten Magneto-Hydrodynamik-Moduls und die Zusammenführung des eingesetzten Moduls zur Berechnung thermischer Dissoziation und Ionisation von molekularem bzw. atomarem Wasserstoffs mit der Software zur Berechnung der stellaren Wechselwirkung.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen