Überprüfung der starken PAK Hypothese

• Antragsteller: Professor Dr. Stephan Schlemmer, seit 4/2021
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie ; Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 433563256

Wir schlagen vor, die starke PAK-Hypothese zu testen, indem wir sowohl reine Rotationsspektren als auch Schwingungsrotationsspektren von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAKs) und verwandten zyklischen Molekülen aufnehmen. Diese Laborarbeit soll spektroskopische Daten liefern, die es erstmals ermöglichen, diese wichtige Klasse von Molekülen im Weltraum zu identifizieren.Die Experimente werden mit einer Vielzahl von speziellen instrumentellen Techniken durchgeführt, die einen weiten Frequenzbereich abdecken.Zwei hochmoderne Heterodyn-Emissionsspektrometer wurden speziell für die Aufzeichnung von Spektren angeregter Moleküle entwickelt, gebaut und getestet.Diese Instrumente sind die ersten ihrer Art und arbeiten zwischen 75 und 110 GHz und zwischen 300 und 400 GHz, deckungsgleich mit zwei Bändern (Band 3 und 7) des weltweit führenden Submillimeter-Teleskops ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array).Darüber hinaus erweitern hochempfindliche Absorptionsspektrometer den verfügbaren Frequenzbereich über 1 THz hinaus, wo einige der niederfrequenten Schwingungsbänder von PAKs liegen.Im Rahmen dieses Antrages werden wir auch ein neues Absorptionsexperiment aufbauen unter Verwendung einer Hochleistungs-Verstärker-Vervielfacher-Kette mit hoher Bandbreite, die bis zu 2 THz betrieben werden kann, um eine hochauflösende Spektroskopie der fingerabdruckartigen Schwingungsrotationsszustände von PAKs zu ermöglichen.Schließlich wird das einzigartige Emissionsspektrometer des SOFIA upGREAT-Laboraufbaus an der Universität zu Köln verwendet, um nach den Schwingungsrotations-Übergängen, also den Fingerabdrücken von PAKs, in Emission um 2 THz zu suchen. Der Zugang zum SOFIA upGREAT Labor-Setup wird durch die Kollaboration mit Dr. Honingh sichergestellt.Die Laborspektroskopie von reinen PAKs, substituierten PAKs sowie anderen zyklischen Molekülen wird im Mittelpunkt dieser Studie stehen. Darüber hinaus werden Spektren von Fragmenten von PAKs und anderen zyklischen Molekülen aufgezeichnet, um die grundlegende Frage nach den Entstehungs- und Zerstörungsprozessen von PAKs zu beantworten, die in der wissenschaftlichen Gemeinschaft als Bottom-up- bzw. Top-down-Chemie-Ansatz diskutiert werden.Langfristig können die erwarteten Spektren direkt mit den Spektren des ALMA-Teleskops und des SOFIA-(Stratosphären-Observatorium für Infrarot Astronomie) Flugzeugteleskops verglichen werden.Zusammenfassend soll in diesem Vorschlag das seit langem bestehende Problem der Identifizierung von PAKs als eine der Schlüsselspezies im interstellaren Medium und der Entstehung dieser Moleküle behandelt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: Amplifier/Multiplier-Chain
• Gerätegruppe: 6140 Verstärker und -Module der Digitalelektronik, Impulsformer
• Ehemalige Antragstellerin: Dr. Nadine Wehres, bis 3/2021