Die Streaming Instabilität, Photophorese und Planetesimalentstehung am inneren Rand protoplanetarer Scheiben

• Antragsteller: Professor Dr. H. Hubertus Klahr; Professor Dr. Gerhard Wurm
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 323230386

Aktuelle Szenarien der Planeten- bzw. Planetesimalentstehung basieren auf der Entwicklung (dem Wachstum) kleiner Partikel in dichten Gas-Staub-Scheiben, der Konzentration dieser Partikel in Druckmaxima und Instabilitäten und schließlich ihrem gravitativen Kollaps, bei denen sich größere Körper bilden. Obwohl diese Prozesse als sehr fundamental angesehen werden, wurden die Konzentrationsmechanismen und Instabilitäten bislang nie experimentell verifiziert. Es wird daher in diesem Projekt zum ersten mal die Erzeugung kritischer (sehr dichter) Partikelwolken unter Einfluss der Strahlung eines Sterns und die Anfänge der Entstehung von Streaming Instabilitäten in Laborexperimenten simuliert und mit numerischen Rechnungen verglichen. Hierbei stehen die Bedingungen am inneren Rand protoplanetarer Scheiben im Fokus. In den Laborexperimenten werden im irdischen Labor Staubwolken in dünnem Gas erzeugt, die durch radiometrische Prozesse komprimiert werden. Die Entwicklung der Größenverteilung der Partikel und der generellen Dichteverteilung in sich entwickelnden Streaming Instabilitäten werden bestimmt. Die gleichen Experimente werden numerisch durchgeführt. Darauf aufbauend wird dann die Entwicklung von Staub am inneren Rand protoplanetarer Scheiben hin zu Planetesimalen simuliert. In einer engen Verknüpfung von Experiment und Theorie werden so allgemeine, aktuelle Vorstellungen überprüft und konkret fundierte Modelle für die Erzeugung von Planetesimalen an den Rändern protoplanetarer Scheiben neu entwickelt, für die es derzeit keine Vorhersagen gibt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen