Wie seit schon einigen Jahrzehnten bekannt ist, werden akustische Oszillationen durch stellare Aktivität beeinflusst. Die globalen akustischen Moden in der Sonne weisen eine Variation mit dem 11-jährigen Sonnenzyklus auf. Ein ähnliches Phänomen konnte auch in anderen Sternen mit Hilfe von Asteroseismologie nachgewiesen werden. In dieser Arbeit erforsche ich den Einfluss von großen Sternflecken auf globale Oszillationen mit niedrigem Grad ℓ. Als wichtigstes Werkzeug benutze ich hierfür den GLASS Kode, der die Ausbreitung von linearen akustischen Wellen im Sterninneren in 3D simuliert.
Zunächst habe ich das Problem der konvektiven Stabilisierung betrachtet, welches bei jedem linearen Oszillationskode im Zeitbereich auftritt. Ich präsentiere eine allgemeine Methode um konvektiv stabile Hintergrundsmodelle für ein vorgegebenes Sternmodell zu erzeugen. Dabei werden wichtige Eigenschaften des ursprünglichen Modells beibehalten, beispielsweise das hydrostatische Gleichgewicht. Ich schlage einen störungstheoretischen Ansatz vor, um das akustische Wellenfeld in dem ursprünglichen instabilen Sternmodell näherungsweise zu erlangen. Tests zeigen, dass für Moden mit niedrigem Grad ℓ und einer Frequenz um 3 mHz die korrigierten Frequenzen mit einer Genauigkeit von 1 μHz mit den exakten Werten übereinstimmen.
Zweitens habe ich mit Hilfe des GLASS Kodes den Einfluss einer am Nordpol des Sterns lokalisierten Störung der Schallgeschwindigkeit auf radiale, dipolare und quadrupolare Oszillationsmoden untersucht. Diese Studie zeigt auf, dass die axialsymmetrischen Moden dadurch am stärksten beeinflusst werden und im Falle von großen Sternflecken können ihre Frequenzen nicht mit der linearen Theorie berechnet werden. Die Form der Eigenfunktionen der Moden weicht von reinen Kugelflächenfunktionen ab und werden mit Kugelflächenfunktionen mit unterschiedlichem Grad ℓ vermischt. Dies könnte die korrekte Identifikation der Moden in der spektralen Leistungsdichte beeinflussen.
Drittens habe ich den beobachtbaren Einfluss eines großen Sternflecks auf Moden mit Grad ℓ betrachtet. Im Falle einer aktiven Region, die mit dem Stern rotiert (und sich nicht am Pol befindet), ist die Störung nicht stabil, wenn sie in einem Inertialsystem betrachtet wird. Der kombinierte Einfluss von Rotation und Sternfleck veranlasst jede Mode, in der beobachteten spektralen Leistungsdichte als (2ℓ + 1)² Peaks aufzutreten. Die Einhüllende der spektralen Leistungsdichte eines Multipletts ist also komplex und hängt von dem Breitengrad ab, wo sich die aktive Region befindet, und vom Inklinationswinkel des Sterns.
Ich berechne die spektrale Leistungsdichte für einige Beispiele sowohl mit Störungstheorie als auch mit Hilfe von GLASS. Diese Arbeit soll dazu beitragen, die spektrale Leistungsdichte von oszillierenden Sternen, die Sternflecken aufweisen, zu interpretieren.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-goettingen.de/oai:ediss.uni-goettingen.de:11858/00-1735-0000-0028-872F-E |
| Date | 28 July 2015 |
| Creators | Papini, Emanuele |
| Contributors | Gizon, Laurent Prof. Dr. |
| Source Sets | Georg-August-Universität Göttingen |
| Language | English |
| Detected Language | German |
| Type | doctoralThesis |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ |
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