Mehrdimensionaler Strahlungstransport in den expandierenden Atmosphären massereicher Sterne

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Joachim Puls
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 264145507

Massereiche Sterne sind kritische Komponenten der galaktischen Entwicklung, sowohl im heutigen als auch im frühen Kosmos, und sie sind wichtige Werkzeuge, unser Universum zu erforschen. Ihre hohe Leuchtkraft verursacht sog. Sternwinde, die von fundamentaler Bedeutung für die Bedingungen im benachbarten ISM, für die Sternentstehung und für ihre Entwicklung sind.Während der letzten Jahre gelang es, den prinzipiellen Massenverlust heißer, leuchtkräftiger Sterne zu verstehen, obwohl z.B. Windinhomogenitäten potenziell geringere Massenverlustraten als vorhergesagt implizieren können. Allerdings beschränken gegenwärtige Vereinfachungen in den Atmosphärenmodellen unsere diagnostischen Fähigkeiten, weiterführende Vorhersagen zu testen. Dies bezieht sich insbesondere auf die Auswirkungen von schneller Rotation, Magnetfeldern und Nähe zum Eddingtonlimit. Solche Bedingungen erfordern eine mehrdimensionale Behandlung, nicht nur bezüglich der Hydrodynamik, sondern auch des Strahlungstransportes und der Besetzungszahlen.Obwohl viele Arbeitsgruppen erhebliche Anstrengungen unternommen haben, die Entwicklung eigener mehr-D Strahlungstransportcodes voranzutreiben, wurde praktisch keiner dieser Codes routinemäßig auf *realistische* non-LTE Windbedingungen angewendet. Deshalb schlagen wir hiermit ein Projekt vor, das das *finale* Ziel (über den vorliegenden Antrag hinaus) hat, neueste Vorhersagen bzgl. der Auswirkungen von Rotation, Magnetfeldern, und Inhomogenitäten auf die Atmosphären massereiche Sterne zu testen. Dies soll durch die Kopplung eines 3-D Strahlungstransportes mit entsprechenden NLTE-Rechnungen erfolgen, die auf unserem schnellen Atmosphärencode FASTWIND basieren.Das Ziel des *vorliegenden* Antrages ist es, zunächst geeignete Werkzeuge für die Lösung des 3-D Strahlungstranportes (Kontinuum- und Linienstrahlung) in asymmetrischen Winden zu entwickeln. Wir planen, ein karthesisches Gitter zu verwenden und die Leistungsfähigkeit zweier Methoden zu vergleichen, nämlich eines räumlich impliziten, finite-volume-Verfahrens (Adam 1990), und einer (konventionelleren) short-characteristics Methode, beide komplementiert durch eine beschleunigte Lambda Iteration. Nach einem Vergleich werden wir uns für eine von beiden Methoden entscheiden. Da Parallelisierung von zentraler Bedeutung ist, werden wir geeignete Strategien für verschiedene Architekturen testen.Als erste Anwendungen werden wir die Linienenstehung von UV-Resonanzlinien und Balmer_alpha (der wichtigsten Massenverlustdiagnostik) in Modellen von schnell-rotierenden und magnetischen Winden untersuchen und mit der Beobachtung vergleichen. Bereits diese Untersuchungen werden vorläufige Einschränkungen an die Modelle erlauben.Die in dieser und folgender Studien entwickelten Techniken werden die Untersuchung weiterer mehr-D Probleme im Bereich schnell expandierender Atmosphären ermöglichen. Deshalb planen wir, die entwickelten Werkzeuge der Gemeinschaft zur Verfügung zu stellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen