Experimente zur Physik der Planetenentstehung



Staubpartikel und daraus gebildete Agglomerate ("Klümpchen"), die in einem Gas schweben, lassen sich durch  Bestrahlung mit intensivem Licht gezielt bewegen. In der Wissenschaft wird dies als "photophoretischer Effekt" bezeichnet. Die Partikel werden durch die Bestrahlung auf der Lichtzugewandten Seite aufgeheizt. Aber nicht nur der Staub, sondern auch die Moleküle des umgebenden Gases erwärmen sich und "schieben" dadurch Partikel und Agglomerate langsam von der Lichtquelle weg.

In vorangegangenen Parabelflügen konnte gezeigt werden, dass sich die Staubpartikel und -agglomerate durch den Einsatz von mehreren, unterschiedlich zueinander positionierten Lichtquellen gezielt manipulieren lassen. Die Wissenschaftler können damit zum einen durch diese Lichtmanipulation Relativgeschwindigkeiten zwischen Staubpartikeln oder -agglomeraten erzeugen. Dadurch können sich diese einander annähern und zusammenstoßen. Dies ermöglicht Untersuchungen zur Planetenentstehung und zur Atmosphärenphysik.

Die Staubagglomeration durch Zusammenstöße wird heute als wesentlicher Prozess für das Wachstum von Planeten angesehen, die sich in Aggegationsscheiben um neugeborene Sterne herum bilden. Zum anderen soll die Photophorese genutzt werden, um einzelne Teilchen oder Aggregate in bestimmte Positionen zu bringen. So können sie gezielt vermessen werden.

Bei diesem Parabelflug will das Wissenschaftsteam erforschen, wie die photophoretische Geschwindigkeit der Teilchen von Gasdruck, Lichtintensität und der Größe der Staubklümpchen abhängt. Daher werden etwa zehn verschiedene Partikelsorten systematisch vermessen. Gleichzeitig können die kürzlich veröffentlichten theoretischen Untersuchungen über die Bedeutung des photophoretischen Effekts für die Entstehung von Planetensystemen anhand der Experimentdaten überprüft werden.

Die Parabelflüge sind eine gute wissenschaftliche und technische Vorbereitung für die auf der Internationalen Raumstation (ISS) geplanten Langzeitexperimente zur Planetenentstehung.


Kontakt
Prof. Dr. Jürgen Blum
Technische Universität zu Braunschweig

Institut für Geophysik und extraterrestrische Physik

Tel: +49 531 391-5217

E-Mail: j.blum@tu-bs.de
Dipl.-Phys. Ingo von Borstel
Technische Universität zu Braunschweig

Institut für Geophysik und extraterrestrische Physik

Tel: +49 531 391-5217
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