Turbulenztransport in sub-Alfvenischen und subsonischen astrophysikalischen Plasmaflüssen

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Horst Fichtner
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 390744075

Mit dem beantragten 3-Jahres-Forschungsprojekt beabsichtigen wir die Intensivierung der erfolgreichen Kollaboration zwischen der Ruhr-Universität Bochum und der University of Waikato, Hamilton, Neuseeland, die kürzlich im Rahmen einer dedizierten einjährigen DFG-Förderung zum Thema gekoppelter Plasmafluid- und Turbulenztransportmodellierung der Heliophäre und von Astrosphären initiiert wurde. Die Hauptziele des beantragten Forschungsprojektes sind (i) eine quantitative Analyse des Turbulenztransportes in den äußeren sub-Alfvenischen und subsonischen Regimen des Sonnenwindes und von Sternwinden, und (ii) eine quantitative Studie des resultierenden Transportes energiereicher Teilchen. Daraus folgend ist die vorrangige Intention des Projektes die Beantwortung der folgenden drei wissenschaftlichen Schlüsselfragen: (1) Wie kann die Turbulenzentwicklung in der teilweise sub-Alfvenischen und subsonischen inneren Helioschicht (zwischen Sonnenwind-Terminationsschock und Heliopause) und in stellaren Astroschichten (zwischen den Sternwind-Terminationsschocks und den Bugschocks) quantitativ im Rahmen eines Multikomponentenmodells beschrieben werden?, (2) Wie beeinflusst die Turbulenzentwicklung in der inneren Helioschicht und in stellaren Astroschichten die räumliche und zeitliche Variation der Transportparameter von Kosmischen Strahlungsteilchen?, und (3) Welches sind die Lösungen der Transportgleichung der Kosmischen Strahlungsteilchen, wenn deren Transportparameter mit dem neue Modell kompressibler Turbulenz bestimmt werden? Durch das Erreichen der Ziele dieses zeitgemäßen Projektes werden wir nicht nur die dringend benötigten Modelle der Turbulenzentwicklung mit einem neuen, Dreikomponentenmodell ergänzen, welches erstmals eine simultane und selbstkonsistente Behandlung von quasi-zweidimensionalen, wellenartigen sowie kompressiblen Fluktuationen erlauben wird, sondern wir werden ebenfalls ein signifikant verbesserten Konzeptrahmen für die Modellierung der Transportbedingungen energiereicher Teilchen in der inneren Helioschicht sowie in stellaren Astroschichten etablieren. Angesichts der kürzlich gemachten und weiterlaufenden Messungen in der Helioschicht mit den Voyager-Raumsonden und der möglichen Bedeutung von Astrosphären für die Beschleunigung und Anisotropie der Kosmischen Strahlung sind beide Transportumgebungen von hohem gegenwärtigen Interesse für die Helio- und Astrophysikgemeinden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Neuseeland
• Kooperationspartner: Professor Dr. Sean Oughton