Multi-dimensional radiative transfer in circumstellar disks

Abstract

In dieser Arbeit wurde ein Strahlungstransportmodell für die Simulation von Protoplanetaren Scheiben entwickelt. Als Grundlage diente das Sternatmosphärenpaket PHOENIX (Hauschildt et al. 1999). Es wurden grundlegende Modifikationen implementiert, welche die Eigenschaften von Akkretionsscheiben berücksichtigen. Die Scheibe wird dafür in Ringe unterteilt und die Vertikalstruktur für jeden einzelnen Ring berechnet. Die Aufsummierung aller Ringe liefert dann eine sogenannte 1+1D Scheibenstrukturbeschreibung. Die Modelle wurden getestet und mit hochaufgelösten Infrarotbeobachtungen der inneren Scheibe von T Tauri Sternen, die ein Molekülemissionslinienspektrum zeigen, verglichen. Die Modelle können die beobachteten Daten sehr gut wiedergeben und man erhält somit die Eigenschaften des Gases in der Scheibe. Zusätzlich wurden die Strhalungstransportsimulationen auf drei Dimensionen erweitert, was eine realistischere Beschreibung des Problems liefert. Zwei Problemstellungen wurden mit dieser Methode behandelt. Zum einen wurde der Einfluss von Scheibenasymmetrien, die z.B. durch Planeten verursachte wurden, auf das Linienprofil untersucht. Dazu wurde ein Zwei-Niveau Atommodell verwendet. Zum anderen wurde der Enfluss des radialen Strahlunsgtransports auf die Scheibenstruktur simuliert, wobei hier eine iterative Methode verwendet wurde, die das 1D Programm zur Berechnung des Hydrostatischen Gleichgewichts und der Opazitäten als auch den 3D Code für den Strahlungstransport und die Temperaturkorrektur nutzt. Die erste Simulation zeigt, dass unter gewissen Umständen durch Dichtewellen in der inneren Scheibe verursachte Linenprofilvariationen detektiert werden können. Die zweite Simulation demonstriert, dass die Scheibe durch radiale Diffusion aufgeheizt wird, was wiederum zu einer messbaren vertikalen Ausdehnung der Scheibe führt.