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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-27427
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2005/2742/


Modeling atmospheres of classical novae in X-rays with PHOENIX

Modellierung von Atmosphären klassischer Novae im Röntgenbereich mit PHOENIX

Petz, Alexander

pdf-Format:
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SWD-Schlagwörter: Sternatmosphäre , Nova , Röntgenstrahlung , Sternwind
Freie Schlagwörter (Englisch): Cataclysmic Variable , CV , V4743 Sgr
Basisklassifikation: 39.22
Institut: Physik
DDC-Sachgruppe: Astronomie, Kartographie
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Hauschildt, Peter H. (Prof. Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 02.12.2005
Erstellungsjahr: 2005
Publikationsdatum: 14.12.2005
Kurzfassung auf Englisch: PHOENIX has been used to calculate model atmospheres of classical novae in the X-ray spectral range. The models account for an expanding, one-dimensional spherically symmetric medium in full non-local thermodynamic equilibrium. Nova atmospheres have been modeled with PHOENIX since the early 90's to fit the early nova spectra in the ultraviolet and infrared spectral ranges. In this work the PHOENIX-code has been enhanced to also model X-ray spectra. This was accomplished by accounting for atomic data and physical processes.

The synthetic spectra were compared to observations from the LETGS onboard the CHANDRA X-ray satellite. The template is the observation of nova V4743 Sagittarii in March 2003. The spectrum is very spectacular because of the nova brightness and CHANDRA's spectral resolution. Further observations from July2003, September 2003, and February 2004 were taken.

Models with solar and non-solar abundances have been calculated and the synthetic spectra have been fitted to the four observations. The fits were used to discuss discrepancies between models and observations. The effective temperature of the atmosphere, the hydrogen column density, and the abundances ofhelium, carbon, nitrogen, oxygen, and iron in the shell were determined by the fits. It was examined how the parameters evolve with time. With the models the atmosphere structure and NLTE effects were determined. The models were compared to the previous nova model atmospheres from PHOENIX.

Effects of different atomic data on the determined abundances have been examined. The abundances depend strongly on the atomic data and there are large errors in the abundance analysis. However, it could be shown that the abundances were changing between the March and July 2003 observation. From the fit parameters and the atmosphere structure a model for the emission and evolution of X-rays in nova V4743 Sgr was developed.

Models were also calculated for the nova V1494 Aquilae and for the supersoft X-ray binary sources CAL 83 and CAL 87. Supersoft X-ray binary sources are related to classical novae. The synthetic spectra cannot successfully fit the three observations as in the case of nova V4743 Sgr.
Kurzfassung auf Deutsch: Es wurden Modellatmosphären klassischer Novae im Röntgenbereich mit PHOENIX berechnet. Die Modelle behandeln ein expandierendes, eindimensionales sphärisches System, das komplett im nicht-lokalen thermodynamischen Gleichgewicht ist. Atmosphären von Novae werden seit den 90er Jahren mit PHOENIX für die frühen Phasen nach dem Ausbruch im ultravioletten und infraroten Spektralbereich modelliert. In dieser Arbeit soll der PHOENIX-Code in den Röntgenbereich erweitert werden, wobei Atomdaten und physikalische Prozesse implementiert wurden, die im Röntgenbereich wichtig sind.

Die Modellspektren wurden mit Beobachtungen des LETGS an Bord des CHANDRA Satelliten verglichen. Als Muster diente die März 2003 Beobachtung von Nova V4743 Sagittarii. Das Spektrum ist sehr bemerkenswert, da es sehr gut aufgelöst und die Nova sehr hell ist. Weitere Beobachtungen von Juli 2003, September 2003 und Februar 2004 wurden verwendet.

Es wurden Modelle mit solaren und nicht-solaren Häufigkeiten berechnet und die Modellspektren den vier Beobachtungen angepasst. Anhand der Fits wurden Unterschiede zwischen den Modellen und Beobachtungen diskutiert. Die Effektivtemperatur der Atmosphäre, die Wasserstoff-Säulendichte und die Elementhäufigkeiten von Helium, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Eisen sind bestimmt worden. Eine zeitliche Entwicklung der Parameter sowie die Struktur der Atmosphäre und die NLTE Effekte wurden untersucht. Die Modelle im Röntgenbereich sind mit den früheren PHOENIX-Modellen von Nova Atmosphären verglichen worden.

Die Effekte verschiedener Atomdaten auf die bestimmten Häufigkeiten wurden untersucht. Die Häufigkeiten hängen stark von den Atomdaten ab und eine Analyse ist daher sehr ungenau. Dennoch war es möglich zu bestimmen, dass eine Änderung der Häufigkeiten zwischen März und Juli 2003 stattfand. Mit Hilfe der Fit-Parameter und der Atmosphärenstruktur ließ sich eine Theorie für die Emission und Entwicklung von Röntgenstrahlen in Nova V4743 Sgr bestimmen.

Modellatmosphären wurden auch für die Nova V1494 Aquilae und für zwei Superweiche Röntgen-Doppelsysteme berechnet, wobei die Modellspektren schlechter zu den drei Beobachtungen passen, als im Fall von V4743 Sgr.

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