Elektronenbeschleunigung an quasi-senkrechten SNR-Schocks in turbulenten Medien

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Karl Wilhelm Pohl
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 525227961

Eine wichtige Frage der modernen Physik ist, wie und wo kosmische Strahlung in unserer Galaxie erzeugt wird. Die Messungen von nichtthermischer Röntgen- und Gammastrahlung von Supernovaresten des Schalentyps (SNR) zeigen, dass stoßfreie Schocks mit hoher Effizienz geladene Teilchen beschleunigen können. Sehr wahrscheinlich ist die diffusive Schockbeschleunigung der dominante Energisierungsprozess, er benötigt aber unter den für SNR typischen Bedingenen die Vorbeschleunigung der Elektronen auf etwa 50 MeV. Wir führen umfangreiche, sogenannte Particle-in-Cell-Simulationen (PIC) von stoßfreien Schocks aus, um die Heiz- und Beschleunigungsprozesse der Elektronen zu untersuchen. Während wir in früheren Arbeiten Schocks in homogener Umgebung studierten, schlagen wir heute vor, den Einfluss von Fluktuationen im Umgebungsmedium zu erforschen. Messungen in der Heliosphäre zeigen, dass solche Fluktuationen omnipräsent sind, und es steht zu erwarten, dass sie auch im Umfeld von SNR existieren. Wie wissen auch, dass Fluktuationen großer Wellenlänge zur Magnetfeldverstärkung am Schock führen und die Schockoberfläche signifikant verformen. Wir interessieren uns für kleinskalige Fluktuationen und ihren Effekt auf die Dynamik der Elektronen und auf die Anwachsrate und das Saturationsniveau von Plasmawellen am Schock. Wenn derartige kleinskalige Turbulenz die Energisierung von Elektronen verstärken würde, dann kämen wir einem Verständnis der Injektion in die Schockbeschleunigung näher. Diese bisher unbeantwortete Frage ist wesentlich für unser Verständnis von Teilchenbeschleunigung an Schocks.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen