Beobachtung und Modellierung zirkumstellarer Scheiben

Zirkumstellare Scheiben sind eine Folge des Sternentstehungsprozesses. Sie bestehen aus Gas und Staub und gelten nach dem heutigen Verständnis als die Umgebung für die Entstehung von Planeten. Wie die Staubteilchen in der Größe von wenigen Nanometern zu Objekten von mehreren Metern im Durchmesser anwachsen und sich bis hin zu Planeten entwickeln, ist bislang im Detail noch kaum verstanden und stellt eine fundamentale Frage in der Astrophysik dar. Staubkornwachstum sowie radiale Segregation und vertikale Sedimentation der Staubteilchen innerhalb der Scheibe gehören dabei zu den wichtigsten Prozessen in der Entwicklung zirkumstellarer Scheiben. Für ein besseres Verständnis von der Entstehung von Planeten ist es erforderlich, die beobachtbaren Auswirkungen dieser und weiterer Entwicklungsprozesse zu studieren. Im ersten Teil dieser Dissertation wird, basierend auf hochaufgelösten Beobachtungsdaten im Wellenlängenbereich vom nahen Infrarot bis zu Millimeterwellenlängen, die detaillierte Modellierung der zirkumstellaren Scheibe des Butterfly Stars präsentiert. Das unter Verwendung von Strahlungstransportmethoden entwickelte Modell ist dabei in der Lage, alle Beobachtungsergebnisse zu reproduzieren und liefert neue Erkenntnisse über die Staubeigenschaften in dieser Scheibe. Im Rahmen dieser Studie wird erstmals eine vom Scheibenradius abhängige Sedimentation der Staubkörner direkt nachgewiesen. Der zweite Teil der vorliegenden Arbeit beschreibt die Beobachtung und Analyse von fünf zirkumstellaren Scheiben im mittleren Infrarot. Derartige Beobachtungen liefern insbesondere Informationen über die Scheibenbereiche potentieller Planetenentstehung. Für alle fünf Scheiben werden Einschränkungen für die Ausdehnung von Löchern im Scheibeninneren als Folge verschiedener Entwicklungsprozesse, wie beispielsweise die Wechselwirkung eines Planeten mit der Scheibe, ermittelt. Dabei ist die Beobachtung einer der Scheiben räumlich aufgelöst, so dass der Radius des im Inneren der Scheibe befindlichen Loches bestimmt wird.