Fachbereich 14 - Geowissenschaften
Institut für Planetologie
Experimentelle Weltraumforschung

Experimente zum Wachstum protoplanetarer Körper, deren Aerodynamik und die
Wechselwirkung kosmischen Staubes mit optischer Strahlung

Ein Verständnis für die Prozesse der Planetenentstehung zu erlangen, zählt zu den großen Herausforderungen der Astrophysik. So wird zwar weithin angenommen, daß Kilometer große Planetesimale durch den Zusammenstoß kleinerer Körper entstehen. Bislang ergaben jedoch alle Experimente, daß Stöße von Körpern, die größer als Zentimeter sind, bei relevanten Stoßgeschwindigkeiten oberhalb einiger m/s primär nicht zum Wachstum eines größeren Körpers führen. Erst im Rahmen des bisherigen Projektverlaufs konnten Experimente zeigen, wie Sekundärprozesse unter Berücksichtigung der Wechselwirkung von Stoßfragmenten mit dem Gas protoplanetarer Scheiben ein effektives Wachstum größerer Körper ermöglichen. In Impaktexperimenten wird dieses neu gefundene Verhalten, dem möglicherweise eine Schlüsselfunktion zukommt, näher untersucht. Solche Kollisionen werden auch die Verteilung und die Struktur des Staubes in protoplanetaren Scheiben signifikant mitbestimmen. Wie sich die Struktur von Staubaggregaten auf die optischen Eigenschaften auswirkt, wird in parallelen Experimenten untersucht. Insbesondere wird die Lichtstreuung und der Strahlungsdruck auf einzelne Staubaggregate wellenlängenabhängig experimentell bestimmt. Für im Labor erzeugte kosmische Analogpartikel (Aggregate), aber auch für Proben natürlicher interplanetarer Staubpartikel sollen komplette Parametersätze ermittelt werden, die für die Bewegung der Partikel verantwortlich sind und zum Erscheinungsbild entsprechender astronomischer Beobachtungen beitragen.

Drittmittelgeber:

Deutsche Forschungsgemeinschaft

Beteiligte Wissenschaftler:

Dr. Gerhard Wurm, Dr. Oliver Krauß, Dipl.-Ing. Georgi Paraskov, Dr. Andreas Kaus

Veröffentlichungen:

G. Wurm and M. Schnaiter: Coagulation as Unifying Element for Interstellar Polarization. Astrophys. J., 567:370-375, 2002.

J. Blum, G. Wurm, T. Poppe, S. Kempf, and T. Kozasa: First Results from the Cosmic Dust Aggregation Experiment CODAG. Adv. Space Res., 29:497-503, 2002.

M. Schnaiter and G. Wurm: Experiments on Light Scattering and Extinction by Small Micron-Sized Aggregates of Spheres. Applied Optics, 41:1175-1180, 2002.

T. Poppe, G. Wurm, and R. Krieg: Optical Particle and Particle Motion Analysis with PATRICIA, Measurement Science and Technology, 13:796-802, 2002.

G. Wurm and M. Schnaiter: Fractal Aggregates in Space, in: Optics of Cosmic Dust, proceedings of a NATO Advanced Research Workshop, 89-102, G. Videen and M. Kocifaj (eds.), Kluwer Academic Publishers, Dordrecht/Boston/London, 2002.

G. Wurm, O. Krauß, and J. Dorschner: Experimental Approach to Measure Scattered Light and Radiation Pressure of Individual Dust Aggregates. In: Electromagnetic and Light Scattering by Nonspherical Particles (ed. B. Gustafson, L. Kolokolova, and G. Videen, ARL), 357-360, 2002.

G. Wurm, J. Blum, and J. E. Colwell: Aerodynamical Sticking of Dust Aggregates. Phys. Rev. E, 64:046221 1-9, 2001.

G. Wurm, J. Blum, and J. E. Colwell: A New Mechanism Relevant to the Formation of Planetesimals in the Solar Nebula. Icarus, 151:318-321, 2001.

J. Blum and G. Wurm. Drop Tower Experiments on Sticking, Restructuring and Fragmentation of Preplanetary Dust Aggregates. Microgravity Science and Technology, 13:29-34, 2001.