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Internal rotation profiles of red giants in the Kepler field
Stefanie Schauer
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Astronomie
Betreuer*in
Thomas Kallinger
DOI
10.25365/thesis.73073
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-17226.49516.519880-3
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die Rotation im Sterninneren und der damit verbundene Drehimpulstransport werden noch nicht vollständig verstanden und es treten weiterhin viele Fragen auf. Obwohl Sternentwicklungsmodelle eine erstaunliche Genauigkeit aufweisen, können diese die Kernrotationsrate, unter der alleinigen Annahme von Drehimpulserhaltung, nicht reproduzieren. In Sternen, die bereits die Hauptreihe verlassen haben, treten gemischte Schwingungsmoden auf, die eine Kopplung zwischen Gravitationsmoden im radiativen Kern und Druckmoden in der konvektiven Hülle aufweisen. Sie ermöglichen die Unter- suchung des physikalischen Kernzustandes. Um die Drehimpulsverteilung im Inneren von Sternen möglichst genau untersuchen zu können, ist es entscheidend, die Entwicklung des Kerns von Sternen mit verschiedenen Massen in unterschiedlichen Entwicklungsstadien zu untersuchen. Der NASA1-Satellit Kepler hat lange, ununterbrochene und hoch präzise photometrische Zeitreihen aufgezeichnet, die es ermöglichen, die Rotation im Inneren der Sterne zu untersuchen. Die Kernrotationsraten von über 6000 Kepler-Sternen in verschiedenen Massenbereichen und Entwicklungszuständen entlang des Riesenastes werden durch eine automatisierte Messung der Rotationsaufspaltung von gemischten dipolaren Moden er- mittelt. Sie folgen empirisch einer Lorentz-Verteilung. Diese Methode ist unabhängig von der Bestimmung des Periodenabstandes von dipolaren Moden ∆Π1, schätzt den Ort der reinen Druckmoden ab und funktioniert auch jenseits der Verwirrungsgrenze. Die Rotationsprofile wurden erfolgreich für eine Gesamtanzahl von 1286 Sternen extrahiert und stellen somit den derzeit größten verfügbaren Datensatz dar. Am unteren Ende des Roten Riesenastes zeigt die stellare Kernrotation ein steiles, aber kontinuierliches Bremsen entlang ihrer Entwicklung zur Spitze des Roten Riesenastes. Bei sogenannten "red clump"-Sternen, die Helium in ihrem Kern verbrennen, sind die Kernrotationsraten zwischen 10 und 12 R⊙ räumlich begrenzt und zeigen nur eine Verschiebung zu höheren Radien im Vergleich zu den Rotationsraten an der Spitze des Roten Riesenasts. Die Interpretation der gemessenen Rotationsaufspaltungen führte zu dem Schluss, dass der Sternkern auf dem Roten Riesenast deutlich langsamer wird. Diese Arbeit erweitert den aktuell verfügbaren Datensatz und unterstreicht frühere Erkenntnisse, dass es eher ein deutliches Abbremsen, als eine konstante Kernrotationsrate entlang der Roten Riesenentwicklung ist.
Abstract
(Englisch)
Internal rotation and the corresponding angular momentum transport are still poorly understood and raise many questions. Although stellar evolution models show an aston- ishing accuracy, they fail to reproduce the core rotation rate by simply assuming angular momentum conservation. The occurrence of mixed modes, i.e., a coupling between gravity modes in the radiative core and pressure modes in the convective envelope, in evolved stars allow, probing the physical core condition. It is crucial to examine the evolution of the core for various masses at distinct evolutionary state of the star to be able to set constraints on the angular momentum distribution inside stars. The NASA1 satellite Kepler has recorded long, uninterrupted, and high-accuracy photo- metric time series, allowing to probe the internal rotation of stars. The mean core rotation rates of over 6000 Kepler stars with various mass ranges along their evolution from the sub-giant up to the asymptotic giant branch are obtained by an automated measurement of the rotational splitting of dipole mixed modes, which empirically follow a Lorentzian distribution. This method is independent of the determination of ∆Π1, has estimated the location of the pure pressure mode, and also works beyond the confusion limit. Rotation profiles have been successfully extracted for a total of 1286 stars, which is currently the largest data set available. Stars settle at the bottom of the red giant branch, where then the core rotation presents a steep but continuous slow down along their evolution to the tip of the red giant branch. For red clump stars, i.e. stars burning helium in their core, the core rotation rates are spatially limited between 10 and 12 R⊙ and show only a shift towards higher radius compared to the rotation rates obtained at the tip of the red giant branch. The interpretation of measured rotational splittings lead to the conclusion that the stellar core significantly slows down on the red giant branch. This works extends the available data pool of core rotation rates and underlines previous findings that there is a clear decline in the core rotation rate rather than a constant core evolution.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Sonnenähnliche Pulsationen Asteroseismologie Rote Riesen nichtradiale Schwingungen Sternentwicklung
Schlagwörter
(Englisch)
solar-like oscillations asteroseismology red giants nonradial oscillations stellar evolution
Autor*innen
Stefanie Schauer
Haupttitel (Englisch)
Internal rotation profiles of red giants in the Kepler field
Paralleltitel (Deutsch)
Interne Rotationsprofile von Roten Riesen im Kepler-Feld
Publikationsjahr
2023
Umfangsangabe
xi, 75 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Thomas Kallinger
Klassifikationen
39 Astronomie > 39.22 Astrophysik ,
39 Astronomie > 39.40 Sternsysteme. Sterne
AC Nummer
AC16769757
Utheses ID
65787
Studienkennzahl
UA | 066 | 861 | |