Experimentelle und numerische Untersuchungen zur Entstehung remanenter Magnetisierung in primitiven Himmelskörpern

• Applicant: Professor Dr. Karl-Heinz Glaßmeier
• Subject Area: Astrophysics and Astronomy
• Term: from 2000 to 2007
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5259430

• Final Report Year: 2007

Final Report Abstract

Die Koagulation von Staubpartikeln bildet nach heutigem Wissen die Grundlage der Planetenentstehung. Sich zufällig begegnende Staubteilchen lagern sich aneinander an und bilden größere Staubaggregate, die ihrerseits wieder durch Koagulation größere Agglomerate bilden. Gewöhnlich werden bei einem solchen Koagulationsprozess die magnetischen Eigenschaften der Staubpartikel und damit auch magnetische Wechselwirkungskräfte vernachlässigt. Dies ist jedoch nicht in jedem Falle gerechtfertigt, wie einige Studien zeigen. Ziel der hier durchgeführten experimentellen Studie ist es daher gewesen, die Bedeutung der magnetischen Wechselwirkung im Detail zu untersuchen. Zunächst wurden theoretische Berechnungen durchgeführt, die verdeutlichen sollten, unter welchen Bedingungen magnetische Wechselwirkungskräfte bedeutsam sind. In numerischen Simulationen ließ sich dann nachweisen, dass magnetische Kräfte die Agglomeration von Stäuben zu längeren Ketten fördert und die resultierenden Objekte auch weiterhin eine Magnetisierung tragen. Um diese numerischen Experimente zu verifizieren, wurden Laborexperimente durchgeführt, am Boden als auch während Parabelflügen. Während erste Experimente unter unkontrollierten magnetischen Umgebungsbedingungen abliefen, wurden weitere Experimente unter kontrollierten magnetischen Bedingungen durchgeführt. Es zeigte sich allerdings, dass externe Magnetfelder bis etwa 70.000 nT nur einen geringen Einfluss auf den Koagulationsprozess haben und weiterhin unter dem Einfluss der internen, durch die magnetisierten Staubpartikel bedingten Magnetfelder längere Staubpartikelketten entstehen können.

Publications

• Accretional Remanence of Magnetized Dust in the Solar Nebula. Icarus, 144, 149 - 159, 2000
  Nübold, H., K. H. Glaßmeier
  
• Aggregation experiments with magnetized dust grains. IAU Colloquium 181 / COSPAR Colloquium 11 "Dust in the Solar System and other Planetary Systems", Canterbury, 2000
  Nübold, H., T. Poppe, K. H. Glaßmeier
  
• Numerical Modelling of Dust Coagulation with Magnetized Particles. 33rd COSPAR Scientific Assembly, Warschau (Polen), 2000
  Nübold, H., C. Dominik, K. H. Glaßmeier
  
• On the Influence of Remanent Magnetization on Preplanetary Dust Aggregation. 33rd COSPAR Scientific Assembly, Warschau (Polen), 2000
  Nübold, H., T. Poppe, K. H. Glaßmeier
  
• Staubwachstum mit magnetisierten Partikeln: Experimente und numerische Simulationen. Frühjahrestagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft und Jahrestagung der Arbeitsgemeinschaft Extraterrestrische Forschung, Bremen, 2000
  Nübold, H., T. Poppe, C. Dominik, K. H. Glaßmeier
  
• Experiments and Numerical Simulations on Preplanetary Dust Aggregation with Magnetized Particles. Dissertation, TU Braunschweig, 2001
  Nübold, H.
  
• Hotzenplotz - A parabolic flight experiment on magnetic dust aggregation. Rosetta Lander Science Meeting, Katlenburg-Lindau, 2001
  Rost, M., H. Nübold, T. Poppe, K.-H. Glaßmeier
  
• Aggregation experiments with magnetized dust grains. Proceedings of the IAU colloquium "Dust in the Solar System and other Planetary Systems", Canterbury, 2002
  Nübold, H., T. Poppe, K. H. Glaßmeier
  
• Experiments Concerning the Influence of Grain Magnetization on Preplanetary Dust Aggregation. Adv. Sp. Res. 29, 773, 2002
  Nübold, H., T. Poppe, K. H. Glaßmeier
  
• Magnetic Aggregation I: Aggregation Dynamics and Numerical Modelling. Icarus, 157, 173-186, 2002
  Dominik, C., H. Nübold
  
• Alignment of Magnetic Dust Aggregates in Zero-G Experiments. EGU-EGS-AGU Joint Assembly, Nizza, 2003
  Rost, M., H. Nübold, T. Poppe, C. Dominik, and K.-H. Glaßmeier
  
• Magnetic Aggregation II: Laboratory and Microgravity Experiments. Icarus 165, 195 - 214, 2003
  Nübold, H., T. Poppe, M. Rost, K. H. Glaßmeier
  
• Magnetic Dust Aggregation Experiments on Formation of Objects in Early Solar System. IAU XXV General Assembly, Sydney, 2003
  Rost, M., H. Nübold, T. Poppe, C. Dominik, and K.-H. Glaßmeier
  
• Aggregation of Micron-sized Magnetic Dust Particles in Low Magnetic Field Conditions. EGU General Assembly, Wien, 2005
  Rost, M., T. Poppe and K.H. Glaßmeier
  
• Aggregation magnetischer Staubpartikel unter Mikrogravitation und variablen Magnetfeldbedingungen. Dissertation, TU Braunschweig, 2006
  Rost, M.