From molecular clouds to star formation: The astrochemistry of carbon

• Applicant: Dr. Frank Bensch
• Subject Area: Astrophysics and Astronomy
• Term: from 2000 to 2003
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5289360

Eine wesentliche Voraussetzung für die Sternentstehung ist die Bildung dichter Kondensationskerne in Molekülwolken, den kalten und dichten Regionen des Interstellaren Mediums. Gravitativ stabile, protostellare Kerne können sich jedoch nur dann bilden, wenn die bei der Kontraktion freiwerdende Gravitationsenergie abgestrahlt werden kann. Molekularer Wasserstoff und Helium sind die bei weitem häufigsten Bestandteile von Molekülwolken. Sie besitzen jedoch keine Linienübergänge, die bei den dort herrschenden Dichten und Temperaturen angeregt sind. Für die Kühlung ist deshalb neben der Staubkontinuumstrahlung insbesondere die Linienstrahlung relativ seltener Spezies wichtig (Sauerstoff, Kohlenstoff und chemische Verbindungen dieser Elemente), die mit Häufigkeiten von weniger als 1% in den Molekülwolken vorliegen. An der Oberfläche von Molekülwolken spielt Photochemie eine zentrale Rolle. Das molekulare Gas wird durch die einfallende UV-Strahlung dissoziiert, und der Übergangsbereich vom atomaren zum molekularen Wasserstoff definiert den Rand der Molekülwolke. In geringer Tiefe entsteht eine Schicht aus ionisierten und atomaren Kohlenstoff, während im Inneren der Kohlenstoff im wesentlichen als Kohlenmonoxyd vorliegt. Es ist jedoch noch nicht geklärt, ob Photochemie der einzig relevante Mechanismus ist, der die Zusammensetzung und die Temperatur dieser Wolken bestimmt. Dies gilt besonders für die "typischen" Wolken, die vom mittleren Interstellaren UV-Feld beleuchtet werden. Ziel des Projekts ist deshalb die räumliche Verteilung des atomaren Kohlenstoffs für diese Wolken zu untersuchen. Damit lassen sich die Prozesse studieren, welche für die Bildung der Molekülwolken aus dem diffuseren (atomaren und ionisierten) Medium relevant sind, und somit für die Frühphase der Stern- und Planetenbildung. Die globale Linienemission der Wolken erlaubt die prinzipiellen Kühlungsmechanismen zu ermitteln und ihre Beiträge zur globalen Emission von Galaxien abzuschätzen.

• DFG Programme: Research Fellowships