Experimentelle und Analytische Planetologie
Experimente zum Wachstum protoplanetarer Körper, deren Aerodynamik und die Wechselwirkung
kosmischen Staubes mit optischer Strahlung
Ein zentrales Problem der Planetologie ist die Frage nach der Entstehung der Planeten. In gezielten
Laborexperimenten wird am Institut für Planetologie versucht, ein paar der noch zahlreichen Lücken
im Verständnis zu schließen. Zentrale Punkte sind hierbei die Physik von Stößen
zwischen Staubpartikeln und größeren, aus Staubpartikeln bestehenden Körpern und deren
Wechselwirkung mit Gas und Strahlung.
Nur bei sehr kleinen Stoßgeschwindigkeiten bleiben
zwei staubige Körper nach einer Kollision unverändert und unmittelbar aneinander haften.
Darüber hinaus reichen die Oberflächenkräfte nicht aus, eine Fragmentierung zu verhindern.
Intuitiv erwartet man, dass dieses Verhalten bei immer größeren Stoßgeschwindigkeiten dazu
führt, dass keine größeren Körper in einem solchen Stoß entstehen (wachsen)
können. Dies ist nicht so. Unsere Experimente zeigen, dass ab einer Geschwindigkeit von etwa 10 m/s ein
Teil eines Projektils an einem Targetkörper haften bleiben kann und es so zur Entstehung eines
massereicheren Körpers kommt. Auch der Gasfluss durch
die porösen Körper und die Entstehung von Fragmenten durch elastische Wellen während
eines Stoßes und die Wechselwirkung mit dem Licht der Sonne (des Sterns) spielen eine große Rolle
für die Entstehung von Planetesimalen - den Vorgängern der Planeten, wie wir in Experimenten und
Rechnungen zeigen konnten.
Nach mehrjähriger Entwicklungsarbeit konnten wir in einem einzigartigen Experimentaufbau auch
erstmals den Strahlungsdruck auf einzelne Staubpartikel mit Hilfe eines gepulsten Lasers bestimmen.
Überraschenderweise wirkt der Strahlungsdruck nicht ausschliesslich in Lichtrichtung, sondern es gibt
starke, dazu senkrechte Komponenten, die die Dynamik der Partikel - z.B. im Sonnensystem - ganz entscheidend
mitbestimmen.
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