Hydrodynamika obálek horkých hvězd

Mgr. Viktor Votruba, Ph.D.

Doctoral thesis

Hydrodynamics of hot stars envelopes

Abstract:

Hvězdný vítr horkých hvězd je převážně urychlován díky interakci UV záření z fotosféry hvězdy s resonančními čárami iontů C, N, O, Fe. Interakce je popsána pomocí zářivého zrychlení. Za předpokladu bodové hvězdy a jednosložkové aproximace plazmatu je výpočet zářivého zrychlení výrazně zjednodušen, tento postup je označován jako CAK teorie. Předpoklad jednosložkového kontinua použitého v CAK teorii je platný pro většinu hvězd spektrální třídy O a horké B hvězdy. Ale pro hvězdy s nízkou hustotou hvězdného větru je nezbytné použít vícesložkový popis přenosu hybnosti, ve kterém je zářením urychlována pouze absorbující složka plazmatu, zatímco pasivní složce (převážně tvořenou protony) je hybnost předávána pomocí coulombických srážek. Dynamický efekt těchto srážek je popsán pomocí dynamického tření. Hlavním úkolem práce je vypracovat postupy a algoritmy pro studium časově závislých hydrodynamických procesů ve vícesložkovém hvězdném větru a použít výsledný kód pro určitý vybraný vzorek hvězd. Je třeba upozornit že díky přítomnosti dynamického tření je problém velmi obtížný, zejména díkz silnému tlumení.

Abstract:

Stellar wind from hot stars is mainly accelerated by the interaction of ultraviolet photospheric radiation with the resonance lines of ions, such as C, N, O, Fe. This interaction is described by radiative acceleration. Assuming a point source and a one-component flow, the calculation of radiative acceleration was greatly simplified in the Castor, Abbott, and Klein (CAK) theory. The assumption of a one-component flow used by the CAK theory is acceptable for most cases of stellar winds from O stars and hot B~stars. But for stars with a low density wind it is necessary to use a detailed description of momentum transfer. Radiation is acting on absorbing ions and electrons only, and these particles share momentum through Coulomb collisions with the remaining passive part of the plasma (namely protons). The dynamical effect of Coulomb collisions on plasma is well described by dynamical friction. Main topic of thesis is to develop a method for time-dependent hydrodynamical simulations of a multicomponent stellar wind and then use this method for simulation of certain sample of stars. With the presence of dynamical friction, hydrodynamical equations are very stiff and thus hydrodynamic simulations are very difficult.

Keywords

hydrodynamika, horké hvězdy, numerické simulace, fyzika plazmatu, dynamické tření, hydrodynamics, hot stars, numerical simulation, physics of plasma, dynamical friction

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 9. 2006

Thesis defence

• Date of defence: 26. 9. 2006
• Supervisor: doc. RNDr. Jiří Kubát, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Physics / Theoretical Physics and Astrophysics