Chirped-Pulse Fourier-Transform Millimeterwellen Spektroskopie an kurzlebigen Molekülen von astrophysikalischem Interesse (CP-FTMM Astro)

• Antragsteller: Dr. Guido Fuchs; Professor Dr. Thomas Giesen
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie ; Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 417719177

Moderne Teleskope wie das ALMA (Atacama Large Millimeter Array) Observatorium in Chile ermöglichen einen bisher nie dagewesenen Blick auf astronomische Objekte, wie zum Beispiel auf alte Riesensterne (Late-type stars) und ihre unmittelbare Umgebung (Sternhüllen). Sterne die am Ende ihrer Lebenszeit angelangt sind stoßen große Teile ihrer Masse in Form von Gasphasen-Teilchen und Staub in den Weltraum ab und sind damit maßgeblich für eine kosmische chemische Erneuerung verantwortlich. Neue Beobachtungsdaten haben gezeigt, wie wenig wir zurzeit über die molekulare Zusammensetzung dieser Objekte wissen. So hat sich herausgestellt, dass die Verursacher eines wesentlichen Teils der Emissionslinien noch nicht identifiziert werden konnten. Dies ist vor allem auf das Fehlen von Labordaten, d.h. insbesondere von hochauflösenden Molekülspektren im Submm-Bereich, zurückzuführen. Um diese Situation zu verbessern, und damit das Potential von Großanlagen wie ALMA, APEX und IRAM30m voll auszuschöpfen, sind spezielle Laborexperimente im Bereich von 100-500 GHz erforderlich. Für dieses Projekt bedeutet dies, gezielte Experimente an kurzlebigen, meist refraktären Materialien (C, Si, Metalle,...) durchzuführen. Neue technische Entwicklungen im Mikrowellen- und Submm-Wellenlängenbereich mit leistungsstarken gechirpten Pulsen ermöglichen hochauflösende Emissionsexperimente um 100 GHz durchzuführen, die sehr gut geeignet sind, die oben genannten spektroskopischen Anforderungen zu erfüllen. Unser Ziel ist es, diese neue Methode mit all ihren Stärken auszunutzen und sie auf astrophysikalische Aufgabenstellungen im Zusammenhang mit kleinen reaktiven Molekülen anzuwenden. Hierzu werden wir einen neuen Versuchsaufbau realisieren, der sich vollständig der spektroskopischen Identifizierung neuer molekularer Spezies kleiner bis mittlerer Größe (2-15 Atome) widmet. Zusätzlich ist ein kombiniertes Millimeter-Infrarot-Experiment (zwei Photonen) an astrophysikalisch relevanten Molekülen geplant, um gezielt schwingungsangeregte Moleküle zu erzeugen und über ihre reinen Rotationsspektren zu untersuchen. Hierdurch erhoffen wir ein erweiteretes Verständnis der Moleküle nicht nur im Grundzustand, sondern auch in angeregten Zuständen zu erlangen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen