Der Kohlenstoff-Zyklus in entwickelten Molekülwolken: was ist der beste Indikator für molekularen Wasserstoff?

• Antragsteller: Dr. Thomas Bisbas, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 424563772

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Untersuchung des kompletten Kohlenstoffzyklus in Verbindung mit dem wichtigen Übergang von atomaren (H) zu molekularem Wasserstoff (H2) in verschiedenen Umgebungen. Dies ermöglicht es uns, ein besseres Verständnis der Eigenschaften des interstellaren Mediums (ISM) im Universum bei niedrigen und hohen Rotverschiebungen zu erlangen.Durch Verbindung des Kohlenstoffzyklus mit dem H-zu-H2 Übergang wird es mir möglich sein, die Emissionslinien von ionisiertem (CII), atomaren (CI) und molekularem (CO) Kohlenstoff abzuschätzen. Dies wiederum erlaubt es mir, genaue Konvertierungsfaktoren anzugeben, um die Masse von molekularem Gas mit einer bislang unerreichten Verlässlichkeit abzuschätzen.Die Studie kombiniert modernste astrochemische Strahlungstransport-Codes, welche ich entwickelt habe, detaillierte 3-dimensionale Hydrodynamik Simulationen aus dem SILCC Projekt, welches im gastgebenden Institut angesiedelt ist, sowie Multi-Wellenlängen Beobachtungen des Supernova-Überrestes IC443, welche dazu beitragen die Dissoziation von CO durch kosmische Strahlung und Röntgenstrahlung zu analysieren. Insbesondere werde ich untersuchen, wie sich Beobachtungen des Kohlenstoffzyklus ändern, wenn die Molekülwolke mit nahen Supernovae wechselwirkt.Des Weiteren werde ich ein neues und schnelles statistisches Verfahren entwickeln, um die durchschnittlichen ISM Eigenschaften mit Hilfe von vorgegebenen Wahrscheinlichkeitsverteilungen von Säulendichten (Extinktion) zu bestimmen. Die Genauigkeit dieses Verfahrens wird mit Hilfe intensiver Vergleiche mit den SILCC Simulationen sichergestellt.Gegen Ende der Förderperiode werde ich eine Online-Plattform veröffentlichen, die eine anwenderfreundliche und einfach zugängliche interaktive Umgebung enthält. Diese wird die Möglichkeit anbieten, die durchschnittliche Helligkeitstemperatur der CO-Leiter sowie der [CI] und [CII] Linien von jeder vorgegebenen Verteilung von Säulendichten abzuschätzen, wenn gleichzeitig die detaillierte Chemie von Photodissoziationsregionen mit berücksichtigt wird.Das Projekt wird einen signifikanten Einfluss auf den Forschungsbereich der beobachtende Astronomie haben und wichtige Ergebnisse und Werkzeuge für zukünftige Teleskope wie CCAT-prime oder das Cherenkov Telescope Array bereitstellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen