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Titelaufnahme

Titel
Observations & numerical studies of gamma-ray emission in colliding-wind binaries / von Klaus Reitberger
VerfasserReitberger, Klaus
Begutachter / BegutachterinReimer, Olaf
GutachterReimer, Olaf
Erschienen2014
Umfang95 S. : zahlr. Ill., graph. Darst.
HochschulschriftInnsbruck, Univ., Diss., 2014
Anmerkung
Enth. u.a. 4 Veröff. d. Verf. aus den Jahren 2012 - 2014
Datum der AbgabeMai 2014
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Teilchenbeschleunigung / Doppelsterne / Gammastrahlen / Sterne / Hydrodynamik / Sternenwinde / Ausflüsse
Schlagwörter (EN)acceleration of particles / binaries / gamma rays / stars / hydrodynamics / stellar winds / outflows
Schlagwörter (GND)Doppelstern / Gammastrahlung / Sternwind / Hydrodynamisches Modell / Dimension 3
URNurn:nbn:at:at-ubi:1-436 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
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Observations & numerical studies of gamma-ray emission in colliding-wind binaries [85.28 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Schon lange wird vermutet, dass massereiche Sterne in Doppelsternsystemen Quellen hochenergetischer Gammastrahlung sind. Die Emission entsteht dabei am Ort der Kollision der Sternenwinde, wo Teilchen beschleunigt werden und in weiterer Folge Gammastrahlung emittieren. Dieses Szenario wird von Beobachtungen mit dem Fermi Large Area Telescope gestützt, welche in dieser Arbeit präsentiert werden. Um die zugrundeliegenden Emissionsprozesse quantitativ erfassen zu können, benötigt man numerische Simulationen, welche Hydrodynamik, Beschleunigung geladener Teilchen, sowie die daraus resultierende Gammastrahlenemission berücksichtigen.Diese Arbeit präsentiert die Analyse einer Quelle hochenergetischer Gammastrahlung, welche mit dem Doppelsternsystem Eta Carinae identifizert wird. In diesem System kollidieren die Sternenwinde miteinander und verursachen die Beschleunigung geladener Teilchen. Um diese und ähnliche Objekte besser zu verstehen, stellt diese Arbeit ein neues 3D-hydrodynamisches Modellierungsverfahren vor, das sowohl die Linienbeschleunigung der Sternenwinde, Gravitation, die orbitale Bewegung der Sterne, die Abstrahlungsverluste des geschockten Plasmas, sowie die „diffusive-shock“ Beschleunigung der geladenen Teilchen in der Windkollisionsregion berücksichtigt. In weiterer Folge wird dann die resultierende Gammastrahlung simuliert und studiert. Diese hat dabei in relativistischer Bremsstrahlung, inverser Compton-Strahlung und neutralem Pionenzerfall ihren Ursprung.

Zusammenfassung (Englisch)

Massive stars in binary systems have long been regarded as potential sources of high-energy gamma rays. The emission is thought to arise in the region where the stellar winds collide, thereby producing accelerated particles which subsequently emit gamma rays.This scenario is supported by observations with the Fermi Large Area Telescope presented in this thesis. To address the underlying emission mechanisms in a quantitative way, numerical simulations that incorporate hydrodynamics, the acceleration of charged particles as well as the subsequent gamma-ray emission were found to be needed.This thesis presents the analysis of a high-energy gamma-ray source and its identification with the particle-accelerating colliding-wind binary system Eta Carinae. In order to go beyond the present understanding of such objects, this work provides detailed description of a new 3D-hydrodynamical model, which incorporates the line-driven acceleration of the winds, gravity, orbital motion and the radiative cooling of the shocked plasma, as well as the diffusive shock acceleration of charged particles in the wind collision region. In a subsequent step we simulate and study the resulting gamma-ray emission via relativistic bremsstrahlung, anisotropic inverse Compton radiation and neutral pion decay.