Ionisation des Gases protoplanetarer Scheiben durch Kollisionen fester Partikel

• Antragsteller: Professor Dr. Gerhard Wurm
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 521602700

Ionisation ist ein fundamentaler Prozess, der die Chemie und magnetischen Wechselwirkungen in protoplanetaren Scheiben reguliert. In der Vergangenheit wurden als Ionisationsmechanismen hauptsächlich hohe Temperaturen (nahe am Stern) und verschiedene hochenergetische Strahlungen diskutiert, die von stellarer Röntgenstrahlung über kosmische Strahlung bis hin zur Strahlung kurzlebiger Radionuklide reichen. Eine mögliche neue Art der Ionisation steht im Zusammenhang mit mm-Partikeln („Pebbles“). Diese werden derzeit als eine Standardkomponente über die gesamte Lebensdauer protoplanetarer Scheiben angesehen und sind für verschiedene Phasen der Planetenentstehung wichtig (z.B. „Pebble-Accretion“). Nicht haftende Stöße dieser Partikel untereinander führen zu einer starken elektrischen Aufladung (Triboelektrizität). Dies führt zum einen zu einer neuen Wachstumsphase, aber insbesondere - und das ist neu - führt dies auch zu einer Ionisation des umgebenden Gases. Mit abgeschätzten Ionisationsraten von 10-15 s-1 ist dieser Mechanismus effektiver als kosmische Strahlung und dies im Inneren der Scheiben, in denen die Ionisation regelmäßig als sehr gering angesehen wird. Damit ist der Prozess potenziell von großer Bedeutung für protoplanetare Scheiben, aber es gibt nur sehr wenige quantitative Daten. In diesem Projekt werden in Laborexperimenten die Ionsiationsraten in Partikelkollisionen erstmals systematisch untersucht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen