POLCA: Durch driftende Körner verursachte Polarisation: Aufdeckung der Auswirkungen auf die beobachtbare Kontinuumspolarisation.

• Antragsteller: Dr. Mario Flock; Professor Dr. Sebastian Wolf
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 544937803

Wie entstehen Planeten? Diese Frage ist eine der Schlüsselfragen der modernen Astrophysik und wird mit über 5000 bestätigten exoplanetaren Systemen immer dringlicher. Fortgeschrittene globale theoretische Modelle und hochmoderne Beobachtungen sind erforderlich, um die detaillierten physikalischen Prozesse des Gas- und Staubmaterials in protoplanetaren Scheiben aufzudecken, um zu verstehen, wie und wo die Bedingungen für die Planetenbildung erfüllt sind. Sobald interstellare mikroskopisch kleine Körner höhere Dichten in der Scheibe erreichen, beginnen sie zu wachsen und setzen sich in der Mittelebene der Scheibe ab. Wenn sie mm-Größe erreichen, beginnen diese Staubkörnchen eine sehr dynamische Entwicklung, sie driften radial und konzentrieren sich in Scheibenregionen mit hohem Gasdruck. Gleichzeitig setzt sich ihr Wachstumsprozess fort, ausgelöst durch die erhöhte Staubdichte aufgrund von Staub-Gas-Instabilitäten wie der Strömungsinstabilität. Mit modernster Polarimetrie im Submillimeter- und Radiowellenlängenbereich sind wir nun in der Lage, nicht nur die Staubdichteverteilung zu messen, sondern auch die zugrundeliegenden physikalischen Prozesse einzugrenzen. Diese mm-großen Staubkörnchen sind keine perfekten Kugeln, sie rotieren normalerweise und beginnen um die Rotationsachse zu drehen, sobald ein zusätzliches Drehmoment auf sie einwirkt. Jüngste Studien haben gezeigt, dass eine solche Ausrichtung durch ein mechanisches Drehmoment in protoplanetaren Scheiben dominieren kann. In diesem Projekt werden wir neue globale hydrodynamische Modelle für Staub und Gas entwickeln, um den Einfluss von driftenden Körnern auf die mechanische Ausrichtung in protoplanetaren planetarischen Scheiben zu untersuchen. Gleichzeitig werden wir das Potenzial auf die Auswirkungen der mechanischen Kornausrichtung auf beobachtbare Größen untersuchen. Dieser Ansatz bietet nicht nur Grundlage für die Verifizierung dieses Effekts, sondern ermöglicht es uns auch, das Potenzial von speziellen Beobachtungen, insbesondere - aber nicht ausschließlich - von Kontinuumspolarisationsmessungen, um den Mechanismus der mechanischen Kornausrichtung und damit die zugrundeliegenden physikalischen Prozesse und die damit verbundenen Parameter einzugrenzen. Diese Ziele sollen durch die Kombination der Expertise der beiden beteiligten Forschungsgruppen auf dem Gebiet der dynamischen Entwicklung von Staub in protoplanetaren Scheiben und der Vorhersage und Analyse entsprechender Beobachtungen erreicht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Stefan Reissl, Ph.D.