The temperature dependent optical properties of (circum)stellar dust analogs in the infrared

Zeidler, Simon GND

Das Ziel dieser Arbeit war es die Temperaturabhängigkeit der optischen Eigenschaften von ausgewählten Mineralen mit astrophysikalischer Bedeutung spektrospisch zu untersuchen und Ideen aufzuzeigen wie die Ergebnisse dieser Untersuchungen auf astronomische Spektren angewendet werden können. Dazu wurden Reflexionsspektren von Korund-, Spinell-, Quarz-, Olivin- und Enstatit-Einkristallen in einem Wellenlängenbereich von 7 bis 60 µm (IR) und bei unterschiedlichen Temperaturen mittels eines FTIR Spektrometers und polarisiertem Licht aufgenommen. Zusätzlich wurden auch Transmissionsspektren an Olivin-Einkristallen in einem Wellenlängenbereich von 0.8 bis 8 µm (NIR) bei unterschiedlichen Temperaturen mittels eines Lambda 19 UV-NIR Spektrometers aufgenommen. Wir konnten feststellen, dass die Banden in den Reflexionsspektren im Allgemeinen sich zu längeren Wellenlängen hin verschieben wobei sie breiter werden und ihr Maximalwert fällt. Dieselben Entwicklungen konnten wir auch in den Banden der optischen Konstanten bzw. der Klein-Teilchenspektren beobachten. Die temperaturabhängige Änderung der Frequenz und der Dämpfung ist dabei stärker für Temperaturen höher als 300 K und folgt einer linearen, in manchen Fällen auch quadratischen Funktion. Für tiefere Temperaturen ist die Abhängigkeit der Parameter von der Temperatur weniger deutlich. In den Spektren von Quarz ist der Frequenzversatz der optischen Moden stark vom Phasenübergang bei 846 K geprägt und zeigt einen exponentiellen Verlauf. Mit Hilfe der temperaturabhängigen Oszillatorparameter von Korund und Spinell konnten wir zeigen, dass oblate Korundteilchen mit einer Temperatur von etwa 551 K eher als Spinell für die bekannte 13 µm-Emissionsbande in den Spektren sauerstoffreicher AGB Sterne verantwortlich ist. Nach unseren Daten, können Spinellpartikel die 13 µm-Bande nur bedingt wiedergeben.

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Zeidler, Simon: The temperature dependent optical properties of (circum)stellar dust analogs in the infrared. 2014.

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