Stationäre und zeitabhängige Strahlungstransportsimulationen variabler junger stellarer Objekte

Zirkumstellare Scheiben sind Gas- und Staubscheiben um junge Sterne. Sie sind die Entstehungsgebiete von Planeten. Ein wesentliches Merkmal zirkumstellarer Scheiben ist ihre Variabilität. Hochauflösende interferometrische Beobachtungen zusammen mit Computersimulationen sind der Schlüssel zum Verständnis dieser Variabilität und damit der dynamischen Prozesse der Stern- und Planetenentstehung. Im Rahmen der drei Studien dieser Arbeit soll die Struktur und Variabilität zirkumstellarer Scheiben mittels der Kombination aus interferometrischen Beobachtungen des VLTI mit 3D-Monte-Carlo-Strahlungstransportsimulationen untersucht werden. Dazu werden in der ersten Studie rekonstruierte Bilder aus Beobachtungen mit dem Instrument MATISSE am VLTI durch Strahlungstransportmodellierung untersucht. Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf der Struktur der erstmals räumlich aufgelösten inneren Scheibenregion. In der zweiten Studie wird ein Algorithmus für zeitabhängigen 3D-Monte-Carlo-Strahlungstransport vorgestellt. Dazu wird das öffentlich verfügbare stationäre Strahlungstransportprogramm POLARIS um effiziente Methoden zur Berechnung von Temperaturverteilungen, Streuung und thermischer Reemission von durch veränderliche Strahlungsquellen beleuchteten Staubverteilungen erweitert. Die letzte Studie befasst sich mit dem Potenzial von VLTI-Beobachtungen zur Untersuchung der Variabilität zirkumstellarer Scheiben. Dazu werden mithilfe von Strahlungstransportsimulationen die zu erwartenden Änderungen der interferometrischen Messgrößen im Zusammenhang mit Änderungen der photometrischen Flüsse eines typischen akkretierenden zentralen jungen stellaren Objekts ermittelt. Es soll damit eine Grundlage für die Planung zukünftiger epochenübergreifender interferometrischer Beobachtungen variabler junger stellarer Objekte geschaffen werden

Hot exozodis: cometary supply without trapping is unlikely to be the mechanism

Excess near-infrared emission is detected around one fifth of main-sequence stars, but its nature is a mystery. These excesses are interpreted as thermal emission from populations of small, hot dust very close to their stars (`hot exozodis'), but such grains should rapidly sublimate or be blown out of the system. To date, no model has fully explained this phenomenon. One mechanism commonly suggested in the literature is cometary supply, where star-grazing comets deposit dust close to the star, replenishing losses from grain sublimation and blowout. However, we show that this mechanism alone is very unlikely to be responsible for hot exozodis. We model the trajectory and size evolution of dust grains released by star-grazing comets, to establish the dust and comet properties required to reproduce hot-exozodi observations. We find that cometary supply alone can only reproduce observations if dust ejecta has an extremely steep size distribution upon release, and the dust-deposition rate is extraordinarily high. These requirements strongly contradict our current understanding of cometary dust and planetary systems. Cometary supply is therefore unlikely to be solely responsible for hot exozodis, so may need to be combined with some dust-trapping mechanism (such as gas or magnetic trapping) if it is to reproduce observations.Comment: 18 pages, 9 figures, accepted for publication in MNRA