Multikomponenten-Darstellung staubbildender Sternhüllen

In den kühlen, ausgedehnten Hüllen weitentwickelter Sterne auf dem asymptotischen Riesenast (AGB) bilden sich kleine Festkörper. Dieser Staub führt durch den auf ihn wirkenden Strahlungsdruck zu einem massiven Materiestrom bzw. Wind. Eine realistische Beschreibung dieses aus vielen chemischen Komponenten bestehenden Materiestroms erfordert die konsistente Behandlung der Hydrodynamik, der Staubbildung, des Strahlungstransports und der Chemie der Gasphase aller am Wind beteiligten Komponenten. Das langfristige Ziel, das dieser Arbeit zu Grunde liegt, ist ein Mehrkomponenten-Hydrodynamik-Modell, das den Materiestrom sowohl der einzelnen unterschiedlichen Staub bildenden Moleküle, als auch das der daraus gebildeten Staubteilchen mit den unterschiedlichen Größen adäquat beschreibt. In dieser Arbeit wird ein Teilaspekt behandelt, der die Wechselwirkung zwischen der Gasphase und dem Staubanteil im betrachteten Materiestrom untersucht. An Hand eines stationären, sphärisch symmetrischen Modells wird in einem ersten Schritt das Verhalten des Gleichungsystems betrachtet. Die Wechselwirkungen der Staub- mit der Gasphase werden durch Austauschterme dargestellt, die sich aus der detaillierten Darstellung der hydrodynamischen Gleichungen ergeben. Es werden die speziellen Anforderungen und die daraus resultierenden Schwierigkeiten für die numerische Behandlung des erweiterten Gleichungssystems aufgezeigt.The outer regions of the cool, extended shells of evolved stars on the asymptotic giant branch (AGB) are the source of small grains. Driven by radiation, the newly formed dust leads to a massive outflow, respectively wind from the star. In order to model this outflow in a realistic way, a consistent description of hydrodynamics, dust formation, radiative transfer, and chemistry of the gas phase with all involved components is needed. In the long term, the basic goal consists in a multicomponent model of hydrodynamics including all dust-forming molecules as well as their successor dust particles with individual size and composition. The part of the project exploring the interac- tions between gas and dust in the outflow is subject matter of this work. Based on a stationary model in spherical symmetry, the behaviour of the underlying system of equations is studied. Interactions between the gas and the dust phase are introduced by coupling terms derived from the detailed elaboration of the hydrodynamic equations. The specific conditions and the resulting difficulties for the numerical treatment of the extended system of equations are discussed