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Shaping the slow winds of Asymptotic Giant Branch stars in binary systems
Andreas Mayer
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doktoratsstudium NAWI aus dem Bereich Naturwissenschaften (Dissertationsgebiet: Astronomie)
Betreuer*in
Franz Kerschbaum
DOI
10.25365/thesis.37208
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29639.17610.320259-7
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Diese Dissertation handelt von den Wechselwirkungen zwischen dem Wind eines Sterns auf dem asymptotischen Riesenast (AGB) und einem Begleitstern.
Wenn Helium im Kern eines Sterns aufgebraucht ist, endet das Leben von Sternen geringer und mittlerer Masse und sie steigen den AGB des Hertzsprung-Russell Diagramms hinauf. In dieser letzten Phase des Sternlebens wird ein Großteil der Masse in Form eines staubreichen Sternwindes abgegeben, bis nur noch der Kern übrig bleibt. Im einfachsten Fall expandiert der Wind in das umgebende interstellare Medium und formt eine sphärische Windblase. Beobachtungen des Herschel Weltraumteleskops zeigen jedoch, dass die zirkumstellaren Hüllen vieler AGB Sterne keineswegs sphärisch symmetrisch sind.
Einer der Gründe hierfür kann ein Begleitstern sein. In einem gewissen Abstandsbereich zum AGB Stern kann der Begleiter einen Teil des Windes akkretieren, und ein Schweif entsteht, der sich um das Doppelsternsystem wickelt. Darüber hinaus wird der AGB Stern auf einen Orbit um das gemeinsame Massenzentrum gezwungen, was dem ausgestoßenen Sternwind eine zusätzliche Geschwindigkeitskomponente gibt. Beides führt zu einer Windblase, die nicht mehr länger rund sondern die Form einer Archimedischen Spirale hat. Abhängig vom Abstand der beiden Sterne sind aber auch andere Windmorphologien möglich.
Diese Doktorarbeit zeigt zum ersten Mal, dass diese Interaktionen auch im fernen Infrarot erforscht werden können. Herschel Beobachtungen von 18 AGB-Doppelsternsystemen werden vorgestellt, die alle Teil des Mass loss of Evolved StarS Samples sind. Die Beobachtungen führten zu drei Veröffentlichungen als Erstautor, die detailliert die deformierten Sternhüllen von vier bekannten AGB Sternen behandeln: o Ceti, R Aquarii, W Aquilae und pi^1 Gruis. Sie alle zeigen deutliche Hinweise auf eine Wechselwirkung mit einem Begleitstern. Die Staubemission um o Cet und W Aql ist spiralförmig, während R Aqr so viel Masse auf seinen Begleitstern, einen Weißen Zwerg, transferiert, dass sich eine symbiotische Nova bildet. pi^1 Gru wird sogar von zwei Begleitern beeinflusst, was sich aus seiner Windmorphologie ablesen lässt.
Diese Dissertation stellt eine der detailliertesten Beobachtungsstudien von Interaktionen in einem AGB-Doppelsternsystem dar.
Abstract
(Englisch)
This dissertation deals with the interaction of the stellar wind of an asymptotic giant branch (AGB) star with a companion. When helium in the stellar core is depleted, the lifetime of low and intermediate mass stars come to an end and the ascent on the AGB of the Hertzsprung-Russell diagram begins. In this terminal phase of stellar life most of the mass is lost by a dusty stellar wind until only the stellar core, a white dwarf remains. In the simplest scenario, the stellar AGB wind expands freely into the surrounding interstellar medium forming a spherical wind bubble. Observations with the Herschel Space Observatory, however, reveal that the circumstellar envelopes of a large number of AGB stars deviate massively from spherically symmetric. One of the reasons can be the presence of a companion. At certain separations of the components the companion can attract part of the wind which forms an accretion wake behind the companion as it moves around the AGB star. In addition, the AGB star itself is forced to perform an orbital motion around the centre of mass which adds an additional velocity component to the wind. Both alter the wind morphology, which no longer appears spherical but shaped as an Archimedean spiral. Depending on the orbital separation, also other wind morphologies are encountered in binary systems.
The thesis at hand shows for the first time that these binary interaction features can be observed and studied in the far-infrared wavelength regime. Herschel observations of 18 AGB stars in binary systems as part of the Mass loss of Evolved StarS sample are studied of which many show asymmetric wind shapes. Three first-author publications are presented which give an in-depth study of the astonishing surroundings of the well known AGB stars o Ceti, R Aquarii, W Aquilae, and pi^1 Gruis. All of them show clear indications of an interaction with a companion, each object in its own way: o Cet and W Aql reveal a detailed spiral around the binary system, while R Aqr transfers so much mass to its white dwarf companion that a dusty symbiotic nova is observed. The wind of pi^1 Gru is even shaped by two companions. So far, this work constitutes one of the most extensive observational studies of the binary-wind interaction on the AGB.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
AGB stars stellar winds binary systems Herschel Space Observatory
Schlagwörter
(Deutsch)
AGB Sterne stellare Winde Doppelsternsysteme Herschel Weltraumteleskop
Autor*innen
Andreas Mayer
Haupttitel (Englisch)
Shaping the slow winds of Asymptotic Giant Branch stars in binary systems
Paralleltitel (Deutsch)
Die Gestalt der langsamen Winde von AGB Sternen in Doppelsternsystemen
Publikationsjahr
2015
Umfangsangabe
182 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Hans Van Winckel ,
Wouter Vlemmings
Klassifikationen
39 Astronomie > 39.40 Sternsysteme, Sterne ,
39 Astronomie > 39.43 Interstellare Materie
AC Nummer
AC12637182
Utheses ID
32979
Studienkennzahl
UA | 796 | 605 | 413 |