Globala 3D-modeller av röda jättestjärnor och superjättar med stjärnvindar

Projekttitel: Globala 3D-modeller av röda jättestjärnor och superjättar med stjärnvindar
Huvudsökande: Susanne Höfner, avdelningen för astronomi och rymdfysik
Beviljade medel: 3 825 000 SEK för perioden 2020-2023
Finansiär: Projektbidrag från Vetenskapsrådet

Studiet av grundämnenas uppkomst i stjärnor är ett centralt tema inom astrofysiken med många kopplingar till andra vetenskapsområden. Det är ett välkänt faktum idag att nästan alla atomer i vår omgivning och i våra egna kroppar har bildats genom kärnprocesser i olika typer av stjärnor. Men hur når de nybildade grundämnena ut i rymden så att de kan ingå i processer som leder till planetbildning och uppkomsten av liv? Ett frestande kort svar är: supernovaexplosioner. Men detta är bara en del av sanningen. Många observationer visar att stjärnvindar transporterar material bort från stjärnornas ytlager, dvs. stjärnatmosfären, under största delen av en stjärnas livstid. Solvinden är ett välkänt exempel. Massförlusten ökar kraftigt mot slutet när de flesta stjärnor utvecklas till gigantiska svala jättestjärnor eller superjättar. I denna utvecklingsfas drivs vinden troligen genom strålningstryck på små fasta partiklar, så kallade stoftkorn, som bildas i de yttre lagren av stjärnatmosfären och som drar den omgivande gasen med sig bort från stjärnan. Men kanske bidrar även stjärnans magnetfält och olika typer av vågor till uppkomsten av stjärnvinden.

Vår forskargrupp utvecklar nya mer realistiska modeller av svala jättestjärnors och superjättars atmosfärer och vindar för att utforska viktiga fysikaliska och kemiska processer som bidrar till stoftbildning och vindacceleration. Målet är att förstå hur vår sol och liknande stjärnor till sist utvecklas till vita dvärgar, i motsats till massiva stjärnor, som slutar i en supernovaexplosion. Nya observationer ger nu bilder av stjärnor med en upplösning som aldrig tidigare varit möjlig (till exempel VLT och ALMA). Stjärnornas atmosfärer består inte av enkla sfäriska skal, lika i alla riktningar, som nu ofta antas i teoretiska modeller. Snarare är atmosfärerna och vindarna fulla av bubblor och strålar av gas och stoft på olika skalor och i olika riktningar. Målet med vårt projekt är att konstruera tredimensionella datormodeller som beskriver sådana atmosfärer och vindar. Våra nya 3D-datorsimuleringar kan sedan i detalj jämföras med observationer. På så sätt kan vi förstå hur stjärnor sprider material som kan ge upphov till planeter och liv.

Stellar winds på Astronomi och rymdfysiks forskningssidor