On the evolution and simulation of strange-mode instabilities

Abstract

Ausreichend helle Objekte, wie zum Beispiel massereiche Sterne, weisen Strange-Mode Instabilitäten mit Anwachsraten im dynamischen Bereich auf. Die Grenze des Gebietes im Hertzsprung-Russel Diagramm, oberhalb derer alle Sternmodelle instabil sind, fällt mit dem beobachteten Humphreys-Davidson (HD) Limit zusammen. Außerdem deckt das Gebiet instabiler Modelle denjenigen Parameterbereich ab, für den das LBV-Phänomen beobachtet wird.Die hohen Anwachsraten der Instabilitäten weisen auf einen Zusammenhang mit dem beobachteten Massenverlust der zugehörigen Objekte hin. Um diese Vermutung zu untersuchen, wurden stellare Hüllenmodelle in der Nähe des HD-Limits konstruiert. Ihre Stabilitätseigenschaften wurden untersucht und die Entwicklung der identifizierten Instabilitäten wurde mit Hilfe direkter numerischer Simulationen in den nichtlinearen Bereich verfolgt. Die Instabilitäten führen zu stellaren Pulsationen mit Geschwindigkeitsamplituden, die 50 Prozent der Entweichgeschwindigkeit erreichen. Desweiteren transportieren sie Masse in die äußeren Bereiche der stellaren Hülle.Für die betrachteten Modelle werden Stöße in der Wasserstoffionisationszone eingefangen. Diese beginnen auf sehr kurzen Zeitskalen zu oszillieren. Die Ursache dieser Stoßoszillationen wird durch eine lineare Stabilitätsanalyse sowie die Konstruktion analytischer Modelle identifiziert. Für eine adäquate numerische Behandlung dieses neuen Phänomens wird ein Gebietszerlegungsverfahren präsentiert. Der beobachtete Massenfluß führt zu einer reduzierten Gitterauflösung in den Gebieten der Hülle, die die Pulsation treiben. Zur Lösung dieses Problems wird ein Gitterrekonstruktionsverfahren entwickelt.