Über FOR 2285

Trümmerscheiben in Planetensystemen

Die Forschungsgruppe konzentriert sich auf Trümmerscheiben, Staubgürtel von Kometen und Asteroiden, die einen zentralen Stern umkreisen. Gleich den Planeten sind diese Scheiben ein natürliches Ergebnis der Prozesse zur Planetenentstehung. Sie können uns viel über die Geschichte und die Architektur von Planetensystemen erzählen.

Eine synthetische Streulichtabbildung einer Trümmerscheibe, berechnet nach theoretischen Modellen (Author: Löhne, AIU/FSU Jena). Die beobachtete Strahlung stammt von zahlreichen mikrometergroßen Staubkörnern, die durch Zusammenstöße größerer Körper entstanden sind.	Eine Wolke solcher Stoßfragmente, beobachtet im Laborexperiment (Author: Blum, IGeP/TU Braunschweig).

Die Forschungsgruppe ist eine gemeinschaftliche Bestrebung verschiedener Institute der Friedrich-Schiller-Universität Jena, der Technischen Universität Braunschweig, der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel und der Hamburger Sternwarte. Wir verwenden moderne theoretische und Labormethoden, um eine Fülle vorhandener Beobachtungsdaten gründlich zu analysieren und zukünftige Beobachtungen von Trümmerscheiben vorzubereiten.

Zusammenfassung

Die Forschungsgruppe FOR 2285 wurde 2015 gegründet, um Trümmerscheiben um Hauptreihensterne zu untersuchen − Gürtel aus Kometen, Asteroiden und ihrem Staub. In der ersten Phase haben wir ihre dynamische und kollisionsgetriebene Entwicklung in analytischen und numerischen Modellen nachvollzogen. Wir haben außerdem in Laborexperimenten mit Staub einerseits Kollisionsprozesse simuliert und andererseits die optischen Eigenschaften und die Wechselwirkung mit der Strahlung des Sterns untersucht. Aus der Verknüpfung der theoretischen mit den laborbasierten Ergebnissen konnten wir bessere Modelle sowohl für einzelne Systeme als auch größere statistische Stichproben entwickeln. Dadurch erhielten wir Einblicke in eine Vielzahl ungeklärter Fragen, wie die nach dem Ursprung von Trümmerscheiben und der Zusammensetzung ihres Staubs. Des Weiteren haben wir eigene Beobachtungen wichtiger Planetensysteme vorgenommen und publiziert. Unsere Ergebnisse werden von der Fachgemeinschaft bereits verwendet, inspirieren sie und liefern überprüfbare Vorhersagen für zukünftige Beobachtungen.

In der zweiten Phase der Forschungsgruppe werden wir auf unseren Erfolgen aus der ersten Phase aufbauen und gleichzeitig einige neue Forschungsrichtungen einschlagen. Auf der Theorieseite werden wir zum einen seit langem offene Probleme bearbeiten, wie den Ursprung des warmen und heißen Staubes sowie der Scheibenasymmetrien. Zum anderen gehen wir auf in der ersten Phase neu identifizierte Probleme ein, wie das der sehr großen Scheibenmassen. Auf der Laborseite werden die bereits aufgebauten Experimente und gewonnenen Erfahrungen dazu dienen, realistische Staubanaloga herzustellen und ihre optischen und kollisionsmechanischen Eigenschaften in bisher unerschlossenen Parameterbereichen zu untersuchen. Wir werden die nun eingehenden Laborergebnisse vorteilhaft in die Modelle integrieren, um die Forschungsgruppenziele zu erreichen. Das oberste Ziel der Forschungsgruppe ist es, die Eigenschaften, die physikalischen Zusammenhänge und die Vielfalt von Trümmerscheiben besser zu verstehen und zu erkennen, was sie uns über die Architektur, Entstehung und Entwicklung von Planetensystemen verraten.

Koordinierung

Institute

• AIU, Friedrich-Schiller-Universität Jena
• IAP, Friedrich-Schiller-Universität Jena
• IFK, Friedrich-Schiller-Universität Jena
• IGW, Friedrich-Schiller-Universität Jena
• ITAP, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
• IGeP, Technische Universität Braunschweig
• Hamburger Sternwarte
   

Projekte und Mitarbeiter
 

 Phase 1 (2015−2019)

Projekt P1: Kollisionsmodellierung von aufgelösten Trümmerscheiben (AIU/Jena)

Projekt P2: Strukturierung von Trümmerscheiben durch Planeten und Begleiter (AIU/Jena)

Projekt P3: Ursprung von warmen und heißen Trümmerscheiben und Architektur von Planetensystemen (AIU/Jena)

Projekt P4: Beobachtbares Erscheinungsbild von Trümmerscheiben (ITAP/Kiel)

Projekt P5: Staubopazitäts-Messungen für Trümmerscheiben (AIU/Jena)

Projekt P6: Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von Festkörpern in Trümmerscheiben durch Impaktexperimente (IGeP/Braunschweig)

Projekt P7: Laserbasierte Simulationen von Hochgeschwindigkeitskollisionen und strukturelle Zustände des Staubs in Trümmerscheiben (IGW/IAP/Jena)

Projekt P8: Optische Eigenschaften und Photostabilität von Eis-Silikat-Kohlenstoff-Mischungen in stellaren UV-Feldern (IFK/Jena)

Projekt P9: Photo- und chromosphärische Modelle von Trümmerscheibenmuttersternen (Hamburger Sternwarte)

Projekt  Z: Koordinationsfonds (AIU/Jena)
 

 Phase 2 (2019−2023)

Projekt P1: Massen und dynamisches Anheizen von Trümmerscheiben (AIU/Jena)

Projekt P2: Strukturierung von Trümmerscheiben durch Planeten und Begleiter (AIU/Jena)

Projekt P3: Ursprung von warmen und heißen Trümmerscheiben und Architektur von Planetensystemen (AIU/Jena)

Projekt P4: Beobachtbares Erscheinungsbild von Trümmerscheiben (ITAP/Kiel)

Projekt P5: Messungen der Staubopazität für Trümmerscheiben (AIU/Jena)

Projekt P6: Kollisionseigenschaften von Festkörpern in Trümmerscheiben bei niedrigen bis mittleren Geschwindigkeiten (IGeP/Braunschweig)

Projekt P7: Kollisionseigenschaften und Fragmentverteilungen in Impaktexperimenten bei hohen Geschwindigkeiten (IGW/Jena)

Projekt P8: Temperaturabhängige Photostabilität und optische Eigenschaften von realistischen kometaren Eismischungen (IFK/Jena)

Projekt  Z: Koordinationsfonds (AIU/Jena)