Untersuchung der Temperaturverteilung und Streupolarisation protoplanetarer Scheiben

Planeten entstehen in den Staub- und Gasscheiben um junge Sterne, den sog. protoplanetaren Scheiben. Zum Verständnis der Planetenentstehung ist daher ein genaues Verständnis der Physik dieser Scheiben notwendig. Da die optischen Eigenschaften der Scheiben vom Staub dominiert werden, ist die Untersuchung seiner Eigenschaften von zentraler Bedeutung. Um das Verständnis der Staubeigenschaften zu verbessern, werden in der vorliegenden Arbeit zwei ausgewählte Aspekte davon untersucht: Erstens den Einfluss der Behandlung der Staubkorngrößenverteilung auf die Analyse der Scheiben und zweitens den Einfluss verschiedener Polarisationsmechanismen auf die Bestimmung von Magnetfeldern. Die erste Studie ist dadurch motiviert, dass in der numerischen Modellierung von protoplanetaren Scheiben normalerweise nur eine einzelne Staubkorngröße mit gemittelten optischen Eigenschaften verwendet wird. Dies erleichtert die numerische Modellierung, kann aber zu Ungenauigkeiten verglichen mit einer realistischeren Behandlung der Staubkorngrößenverteilung führen. Um diese Ungenauigkeiten zu untersuchen, wird die Temperaturstruktur in einer protoplanetaren Scheibe sowie davon abgeleitete Größen wie die spektrale Energieverteilung zwischen einer Scheibe mit einer realistischeren Behandlung der Staubkorngrößenverteilung sowie einer Referenzscheibe mit nur einer gemittelten Staubkorngröße verglichen. Bei dieser Studie wird gezeigt, dass es in allen Größen Abweichungen zur Referenz gibt, welche von der optischen Tiefe und damit der Masse der Scheibe sowie der betrachteten Position in der Scheibe abhängen. Die gefundenen Abweichungen in der Temperaturstruktur sind vor allem für die chemische Entwicklung der Scheibe relevant. Die zweite Studie ist durch die Bedeutung von Magnetfeldern für die Entstehung und Entwicklung protoplanetarer Scheiben motiviert. Diese Magnetfelder können u.a. durch Messung der Polarisation, erzeugt durch dichroitische Emission und Absorption magnetisch ausgerichteter, nichtsphärischer Staubkörner, bestimmt werden. Allerdings kann Polarisation auch durch Streuung von Sternstrahlung sowie thermischer Reemissionsstrahlung entstehen. Diese Streupolarisation wird nur wenig durch Magnetfelder beeinflusst. Daher ist eine Unterscheidung beider Polarisationsmechanismen notwendig. Um diese Unterscheidung zu ermöglichen, wurde die Streupolarisation in protoplanetaren Scheiben charakterisiert. Dabei wurden drei Trends gefunden, die potentiell eine Unterscheidung der beiden Polarisationsmechanismen ermöglichen.

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