Circumstellar envelopes of asymptotic giant branch stars : evolution and geometry of mass-loss

Magdalena Brunner

doi:10.25365/thesis.54230

You are here: University of Vienna PHAIDRA Detail o:1347611

Title (eng)

Circumstellar envelopes of asymptotic giant branch stars

evolution and geometry of mass-loss

Author

Magdalena Brunner

Advisor

Franz Kerschbaum

Assessor

Franz Kerschbaum

Abstract (deu)

Am Ende ihres Lebens befinden sich Sterne mit Massen zwischen ungefähr 0.8 und 8 Sonnenmassen in der sogenannten Asymptotic Giant Branch (AGB) Phase, in der sie starke Sternwinde entwickeln. AGB Sterne tragen maßgeblich zur Produktion von chemischen Elementen bei, die im Sterninneren und besonders in Wasserstoff- und Helium-Schalen durch Nukleosyntheseprozesse gebildet werden. Die dadurch gebildeten und schon bestehenden Elemente bilden in den kühlen Schichten der Sternatmosphäre Moleküle. Die Sternwinde werden durch Strahlungsdruck auf Staubteilchen in der Sternatmosphäre, die sich in dichten und kühlen Regionen aus Molekülen bilden, angetrieben. Als Folge bilden sich enorm große zirkumstellare Hüllen (CSEs) aus molekularem Gas und Staub rund um AGB Sterne. Die Form der Sternwinde und CSEs kann durch zeitliche Variationen der Massenverlustrate, die Interaktion des Sternwindes mit dem umgebenden Medium oder früheren Winden, oder der Gravitations-Wechselwirkung mit einem massereichen Objekt im Sternorbit wesentlich beeinflusst werden. Aus diesem Grund treten CSEs in viele verschiedenen Geometrien auf, die Information über die Massenverlustgeschichte und die Dynamik des Sternwinds in sich tragen. Ziel dieser Dissertation ist die Erforschung der Massenverlustgeschichte und Geometrie von CSEs von AGB Sternen in unterschiedlichen Phasen der Sternentwicklung, und die Untersuchung von verschiedenen Beobachtungen einer kleinen Auswahl von AGB CSEs bezüglich der Entstehungsszenarien. Die präsentierten Beobachtungen wurden mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) durchgeführt, das derzeit die höchste räumliche Auflösung und Sensitivität im Millimeter/submillimeter Wellenlängenbereich ermöglicht. Mit der Beobachtungstechnik der Interferometrie können wir die beobachteten CSEs mit bisher unerreichter Auflösung abbilden, bis hin zu kleinsten dynamischen Instabilitäten im Sternwind.

Abstract (eng)

At the end of their lives, stars with masses between 0.8 and 8 solar masses (M⊙) enter an evolutionary phase called asymptotic giant branch (AGB), during which they develop intense stellar winds. AGB stars are important producers of chemical elements, created through stellar nucleosynthesis processes in the stellar interior and particularly in thin shells of hydrogen- and helium-burning. The thus created and pre-existing chemical elements form molecules and dust grains in dense and cool layers of the stellar atmosphere. Subsequently, stellar winds are driven away by radiation pressure on dust grains, dragging along molecular gas. In return, huge circumstellar envelopes (CSEs) of molecular gas and dust are formed around AGB stars. Variations in the mass-loss rate, interaction of the stellar wind with the surrounding medium or previous winds, and the gravitational influence of binary objects orbiting the star, can significantly alter the shape of the stellar outflow and CSE. Therefore, CSEs come with different geometries, containing information on the mass-loss history and dynamics of the stellar wind. The aim of this dissertation is to study the mass-loss evolution and geometry of CSEs from AGB stars in different evolutionary phases and investigate different scenarios needed to explain the observations of a small sample of AGB stars. The presented observations were done with the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), which currently offers the highest possible spatial resolution and sensitivity at these wavelengths. With the use of interferometry we are able to resolve the CSEs of the sample stars with unprecedented resolution and quality, down to the scales of dynamical instabilities in the stellar winds.

Keywords (eng)

Starsevolved-starsmass-lossstellar-wind

Keywords (deu)

SterneEndstadien der SternentwicklungMassenverlustSternwind

Subject (deu)

Sternsysteme, Sterne

Subject (deu)

Astronomische Beobachtung, Observatorien, Planetarien

Subject (deu)

Radioastronomie

Type (deu)

Dissertation