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The effects of the star-disk interaction for the evolution of a protoplanetary system
Lukas Gehrig
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doktoratsstudium Naturwissenschaften: Astronomie
Betreuer*in
Manuel Güdel
Mitbetreuer*in
Eduard Vorobiev
DOI
10.25365/thesis.76545
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-18598.22024.798770-3
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Um die Entstehung von Planeten und des Lebens selbst zu verstehen, muss die Evolution von protoplanetaren Scheiben, der Wiege junger Planeten, verstanden werden. Eine Vielzahl von Beobachtungen von protoplanetaren Scheiben und Planetensystemen wirft wichtige Fragen auf, die mit aktuellen theoretischen Modellen nicht beantwortet werden können. Um weitere Einblicke in die Evolution von jungen Stern-Scheiben-Systemen zu gewinnen, werden verschiedene numerische Methoden auf eine selbstkonsistente Weise gekoppelt, die eine kombinierte Behandlung der stellaren und Scheibenkomponente ermöglicht. Für jede Komponente des Stern-Scheiben-Systems wird ein bestimmtes Modell verwendet. Die stellare Komponente wird mit einem ausgefeilten, langfristigen Stellar-Evolutionsmodell modelliert. Um die inneren Scheibenregionen und die Ergebnisse der Stern-Scheiben-Interaktion zu simulieren, wird ein implizites, eindimensionales Scheibenmodell verwendet, das wichtige physikalische Mechanismen wie den Einfluss des stellaren Magnetfeldes auf die Scheibe einschließt. Eigenschaften der äußeren Scheibenregionen basieren auf einem detaillierten, mehrdimensionalen Modell. Das gekoppelte Stern-Scheiben-Modell zeigt, dass unterschiedliche stellare Rotationsperioden oder Metallizitäten die Temperaturstruktur, die dynamische Evolution und die Lebensdauer der Scheibe erheblich beeinflussen können. Gleichzeitig wird die stellare Drehungsevolution und die Verteilung von Rotationsperioden durch die Akkretionsrate und die Entwicklung der Scheibe beeinflusst. Die innere Scheibe spielt in dem Modell eine Schlüsselrolle, da diese Region die Stern-Scheiben-Interaktion definiert. Diese Ergebnisse zeigen, dass eine gekoppelte Behandlung der stellaren und Scheibenentwicklung wichtig ist, um diese komplexen Stern-Scheiben-Systeme zu verstehen. Eine weitere Verbesserung des kombinierten Stern-Scheiben-Modells, insbesondere der innersten Scheibenregion, wird zusätzliche Einblicke in bisher unerforschte Prozesse liefern.
Abstract
(Englisch)
To understand the formation of planets and life itself, the evolution of protoplanetary disks, the cradle of young planets, has to be understood. A vast number of observations of protoplanetary disks and planetary systems raise important questions that can not be answered with current theoretical models. To gain additional insights into the evolution of young star-disk systems, different numerical methods are coupled in a self-consistent way allowing a combined treatment of the stellar and disk components. One particular model is used for each component of the star-disk system. The stellar component is modeled with a sophisticated long-term stellar evolution model. To simulate the inner disk regions and the results of the star-disk interaction, an implicit, one-dimensional disk model is used that includes important physical mechanisms such as the influence of the stellar magnetic field on the disk. Properties of the outer disk regions are based on a detailed, multi-dimensional model. The coupled star-disk model indicates that different stellar rotation periods or metallicities can considerably influence the disk's temperature structure, dynamic evolution, and lifetime. At the same time, the stellar spin evolution and distribution of rotation periods are influenced by the disk's accretion rate and evolution. The inner disk region plays a key role in this model. The magnetic star-disk interaction, which is strongest close to the star in the inner ~0.1 AU, controls how much mass and angular momentum is exchanged between the star and the disk. These results indicate that a coupled treatment of the stellar and disk evolution is important in understanding these complex star-disk systems. Further advancing the combined star-disk model, especially of the innermost disk region, will provide additional insights into previously unexplored processes.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Protoplanetare Scheiben Akkretionsscheiben Protosterne Stellare Rotation Sternentstehung Massearme Sterne
Schlagwörter
(Englisch)
protoplanetary disks accretion disks protostars stellar rotation stellar formation low-mass stars
Autor*innen
Lukas Gehrig
Haupttitel (Englisch)
The effects of the star-disk interaction for the evolution of a protoplanetary system
Publikationsjahr
2024
Umfangsangabe
xxv, 265 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Jonathan Tan ,
Mario Flock
Klassifikation
39 Astronomie > 39.40 Sternsysteme. Sterne
AC Nummer
AC17296843
Utheses ID
70617
Studienkennzahl
UA | 796 | 605 | 413 |