Astrophysiker simulieren Weltraumkollisionen im Labor IGEP an Forschergruppe zu Trümmerscheiben in Planetensystemen beteiligt

Zusammenstöße von Himmelskörpern, die außerhalb unseres Sonnensystems auftreten, simulieren Braunschweiger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mithilfe von Experimenten im Labor. Mit ihrem Forschungsprojekt ist die Arbeitsgruppe für Planetenentstehung um Professor Jürgen Blum vom Institut für Geophysik und Extraterrestrische Physik der TU Braunschweig an der zunächst für die kommenden drei Jahre eingerichteten Forschergruppe „Trümmerscheiben in Planetensystemen“ der Deutschen Forschungsgemeinschaft beteiligt.

Computersimulation einer sogenannten Trümmerscheibe: das sind Gürtel aus Kometen, Asteroiden und Staub, die einen zentralen Stern umkreisen. (Löhne, AIU/FSU)

Mit stetigem Erfolg sind Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler seit mehr als 20 Jahren auf der Suche nach Planetensystemen, die sich außerhalb unseres eigenen Sonnensystems befinden. „Bisher wurden bevorzugt massereiche Planeten auf recht engen Bahnen um ihre Sterne nachgewiesen. Allerdings sind für uns auch planetare Körper mit geringer Masse interessant, die sich weit weg von ihren Zentralsternen befinden“, erläutert Professor Jürgen Blum. Gerade in den weitläufigen Bahnen, so der Braunschweiger Astrophysiker, komme es zu Kollisionen der kleinen und festen Körper, die aufgrund ihrer großen Anzahl oft zusammenstoßen würden. Blum erläutert: „Solche Stöße sind dann teilweise katastrophal, sodass die Klein- und Kleinstplaneten dabei zerstört werden. Die Trümmer dieser Kollisionen bilden dann die astronomisch nachweisbaren Trümmerscheiben.“

Die neue Forschergruppe der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) möchte nun das Verständnis über die Entstehung und Entwicklung solcher Trümmerscheiben nachhaltig verbessern und somit neue Einblicke in bislang nicht nachweisbare Planetensysteme gewähren. In verschiedenen Teilprojekten, die an der Sprecherhochschule in Jena sowie in Braunschweig, Hamburg und Kiel angesiedelt sind, arbeiten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf Grundlage astronomischer Erkenntnisse über die Struktur von Trümmerscheiben, aber auch mit numerischen Modellierungen von Stößen und der Bewegung der dabei entstehenden Trümmerteilchen sowie mit empirischen Untersuchungen des Stoßverhaltens planetarer Körper und der optischen Eigenschaften der bei den Kollisionen entstehenden Staubteilchen.

Prof. Jürgen Blum, Leiter der Arbeitsgruppe Planetenentstehung am IGEP (Foto: privat)

Aufbauend auf früheren, ebenfalls von der DFG geförderten Arbeiten, bei denen die Braunschweiger Forscher Apparaturen zur experimentellen Untersuchung von Stößen zwischen simulierten Kleinkörpern des jungen Sonnensystems entwickelt haben, sollen nun Stöße zwischen lockeren Körpern aus mikrometerkleinen Wassereisteilchen bei Temperaturen unterhalb minus 150 Grad Celsius untersucht werden. „Das ist experimentell völliges Neuland. Wir interessieren uns sowohl für Stöße zwischen faustgroßen Eisagglomeraten bei Geschwindigkeiten bis circa zehn Meter je Sekunde, als auch für Einschläge von zentimetergroßen Partikeln in deutlich größere eisige Körper bei Geschwindigkeiten bis zu 1.000 Metern je Sekunde“, erläutert Blum.

Bei letzterem, so der Experte für Planetenentstehung weiter, wolle man herausfinden, wie groß der Krater ist, der dabei entsteht, und wie schnell die ausgeworfenen Partikel ihn verlassen. Denn dies bestimme, so Blum weiter, wie sich die Trümmerscheiben entwickeln. Bei den Stößen mit den relativ kleinen Geschwindigkeiten möchte das Braunschweiger Forschungsteam herausfinden, ob sich Agglomerate aus Eis anders verhalten, als solche aus kleinen Gesteinspartikeln, die bereits in solch moderaten Stößen zerbrechen. Die Ergebnisse der Braunschweiger Arbeitsgruppe werden dann von den anderen beteiligten Forschern in deren Modelle übernommen, sodass am Ende ein besseres Bild kosmischer Trümmerscheiben und der Bildung von Planetensystemen stehen wird.

Zur Forschergruppe 2285 „Trümmerscheiben in Planetensystemen“

Die Forschergruppe 2285 „Trümmerscheiben in Planetensystemen“ wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft zunächst für die kommenden drei Jahre mit einer Gesamtsumme von 2,2 Millionen Euro gefördert und von Prof. Dr. Alexander Krivov vom Astrophysikalischen Institut der Friedrich-Schiller-Universität Jena koordiniert. Neben der Arbeitsgruppe Planetenentstehung des Instituts für Geophysik und Extraterrestrische Physik der Technischen Universität Braunschweig sind Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Hamburg und Kiel beteiligt.

Weitere Informationen

• Die Presseinformation „Astrophysiker auf Kollisionskurs“ der Friedrich-Schiller-Universität Jena vom 20. Juli 2015 finden Sie hier.

• Die Presseinformation „Neun neue Forschergruppen, eine neue Klinische Forschergruppe“ der Deutschen Forschungsgemeinschaft vom 01. Juli 2015 finden Sie hier.

Kontakt

Prof. Dr. Jürgen Blum
Geschäftsführender Institutsleiter
Institut für Geophysik und Extraterrestrische Physik (IGEP)
Arbeitsgruppe Planetenentstehung
Technische Universität Braunschweig
Mendelssohnstraße 3
38106 Braunschweig
Telefon: +49 531 391-5217
E-Mail: j.blum@tu-braunschweig.de
www.igep.tu-braunschweig.de/planetenentstehung