Projekt P6: Kollisionseigenschaften von Festkörpern in Trümmerscheiben bei niedrigen bis mittleren Geschwindigkeiten

• Antragsteller: Professor Dr. Jürgen Blum
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 262443618

Trümmerscheiben bilden sich durch Planetesimalkollisionen, bei denen die zusammenstoßenden Körper fragmentieren. Die Materialfestigkeit der in der protoplanetaren Phase gebildeten Planetesimale ist bestimmend für die Größenverteilung der Kollisionsprodukte. Für nicht allzu große Planetesimale spielen Schmelz- und Sinterprozesse eine untergeordnetere Rolle, sodass die kollidierenden Körper aus Agglomeraten von (sub)mikrometergroßen Staub- und Eispartikeln bestehen, die durch van-der-Waals- und Dipolkräfte zusammengehalten werden. Wir werden im Labor die Kollisionsphysik von Staub- und Eisaggregaten unter Trümmerscheibenbedingungen untersuchen. Insbesondere bestimmen wir die Schwellengeschwindigkeit für Fragmentation, d. h. die Geschwindigkeit, bei der das größte Fragment nur noch die halbe Masse der Körper vor der Kollision besitzt. Ferner ermitteln wir die Größenverteilung der Fragmente als Funktion der Impaktgeschwindigkeit, die Masse-Geschwindigkeits-Korrelation wie auch die Verteilung der Geschwindigkeiten und Ausbreitungsrichtungen der Fragmente für Staub- und Eisaggregate im Größenbereich von Millimetern bis Dezimetern. Dafür nutzen wir in unserem Braunschweiger Labor bereits existierende Experimentieraufbauten, mit welchen Kollisionsgeschwindigkeiten zwischen ~ 1 m/s und ~ 1000 m/s erzielt werden können. Mit Hilfe der experimentellen Daten werden wir ein empirisches Kollisionsmodell für Staub- und Eisaggregate in Trümmerscheiben entwickeln, welches direkt für die Projekte P1, P2 und P3 genutzt werden kann. Darüber hinaus erstellen wir Proben in einem ausgedehnten Porositätsbereich für das Projekt P5, in welchem deren optische Eigenschaften weiter untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2285: Trümmerscheiben in Planetensystemen
• Internationaler Bezug: Argentinien, Italien, Japan, USA
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Björn Davidsson; Professor Dr. Hiroaki Katsuragi; Dr. Maurizio Pajola; Dr. Gabriela Parisi