SPP 1573:  Physics of the Interstellar Medium

Fachliche Zuordnung Physik
Förderung Förderung von 2011 bis 2020
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 172654239
 

Projektbeschreibung

Ziel dieses Schwerpunktes ist ein detailliertes Verständnis des interstellaren Mediums (ISM), der diffusen Komponente aus geladenen Teilchen, Atomen, Molekülen und Staubteilchen, die den Raum zwischen den Sternen füllt. Das ISM ist aufgrund seiner extrem niedrigen Dichte von etwa 1 Teilchen pro Kubikzentimeter ein ideales Labor zum Studium der Physik von stark verdünnten Gasen und chemischen Prozessen unter extremen thermodynamischen Bedingungen. Die Physik des ISM spielt zudem eine entscheidende Rolle in vielen Gebieten der modernen Astrophysik, wie der Entstehung von Sternen und Galaxien, der kosmischen Nukleosynthese sowie der Entstehung und dem Wachstum von Staubteilchen, die die Bausteine der Planeten sind. Trotz seiner Bedeutung ist das ISM bisher nicht im Detail verstanden. Ziel des Schwerpunktprogramms ist eine detaillierte physikalische Beschreibung des turbulenten Multiphasen-ISM, der Entstehung von Sterne bildenden Molekülwolken, der Entwicklung von Staub sowie der im ISM ablaufenden chemischen Prozesse. Dies verlangt eine enge Zusammenarbeit zwischen Laborastronomen, Beobachtern und Theoretikern. Neue Beobachtungen mit leistungsstarken Teleskopen zeigen, dass das ISM ein turbulentes Mehrphasengemisch ist mit Strukturen auf allen beobachtbaren Skalen. Dadurch konnte das alte Gleichgewichtsmodell ersetzt werden durch ein Modell, in dem die Gasphasen stark gekoppelt sind und miteinander wechselwirken. Nicht vollständig verstandene Prozesse halten diese turbulente Mischung aufrecht und verhindern eine Gleichgewichtsbildung. In naher Zukunft werden nun genügend Informationen zur Verfügung stehen, um ein besseres physikalisches Verständnis des ISM und der darin ablaufenden dynamischen Prozesse zu erlangen. Dieses Wissen ist wichtig für viele Arbeitsgebiete der Astronomie. Die Hauptziele dieses Schwerpunktprogrammes sind: (1) die Bündelung der Expertise der Wissenschaftler, die in Deutschland auf dem Gebiet der ISM-Physik arbeiten; (2) mittels Beobachtungen und theoretisch soll herausgefunden werden, wie die einzelnen Prozesse miteinander wechselwirken und das ISM formen; (3) ein neues Modell des dynamischen, nicht linearen Multiphasen-ISM soll konstruiert werden. Das Hauptziel des Schwerpunktprogrammes ist die Entwicklung eines umfassenden Verständnisses des Multiphasen-ISM, das eine solide Basis auch für andere Gebiete der Astronomie schaffen soll. Um dieses ambitionierte Ziel zu erreichen, stützt sich das Programm auf drei Säulen: (1) Laborexperimente werden die nötigen Daten von Molekül- und Ionenreaktionen sowie Übergangsfrequenzen als auch Daten zur Staubphysik erarbeiten. Diese sind essenziell für eine korrekte Beschreibung der physikalischen und chemischen Prozesse im ISM. (2) Beobachtungen erlauben es, theoretische Modelle zu testen, und geben einen Einblick in die Struktur des ISM und deren Abhängigkeit von der galaktischen Umgebung. (3) Theoretische Überlegungen und numerische Simulationen werden physikalische Prozesse und deren Bedeutung für die Strukturierung des ISM und die Erzeugung von Turbulenz im Detail untersuchen.
DFG-Verfahren Schwerpunktprogramme
Internationaler Bezug Australien, Chile, Frankreich, Italien, Japan, Niederlande, Österreich, USA

Projekte

Sprecher Professor Dr. Andreas Burkert