SFB 963:  Astrophysikalische Strömungsinstabilität und Turbulenz

• Fachliche Zuordnung: Physik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 187005812

Strömungsphysikalische Prozesse sind in der Astrophysik allgegenwärtige Phänomene, die auf ganz unterschiedlichen Längenskalen und unter ganz unterschiedlichen Bedingungen ablaufen. Sie erstrecken sich von sehr hohen Dichten im Inneren von Sternen und Planeten bis hin zu extrem geringen Dichten im intergalaktischen Medium. Diese Strömungen sind im Allgemeinen turbulent, das heißt in hohem Maße ungeordnet in Ort und Zeit. In vielen Fällen entstehen dabei große Geschwindigkeits- und Druckgradienten, die eine wichtige Rolle bei Transportprozessen spielen. Turbulente Strömungen stellen so einen Schlüsselprozess für die Entstehung und Entwicklung einer Vielzahl von geo- und astrophysikalischen Systemen dar, wobei Rotation, Konvektion oder Magnetfelder involviert sein können. Die Universalität der astrophysikalischen Turbulenz verbindet somit die Physik des Inneren von Planeten und Sternen mit Akkretionsscheiben und dem intergalaktischen Gas. Drehimpulstransport durch Turbulenz spielt eine entscheidende Rolle bei der Bildung von Galaxien und Sternen, bei der Durchmischung des interstellaren sowie intergalaktischen Mediums genauso wie bei der Entwicklung von Akkretionsscheiben oder der differentiellen Rotation von sonnenähnlichen Sternen. Die Verstärkung von Magnetfeldern durch turbulente Dynamoprozesse ist ein ähnlich universelles Phänomen und kann in Planeten, Sternen und Galaxien studiert werden. Strömungsinstabilitäten, zum Beispiel hervorgerufen durch Staubbildung oder junge Planeten in proto-planetaren Scheiben, können die Entwicklung astrophysikalischer Systeme maßgeblich beeinflussen. Turbulenz und Strömungsinstabilitäten spielen darüber hinaus auch bei unterschiedlichen Wechselwirkungsprozessen eine Rolle, zum Beispiel bei der Energiedissipation durch Gezeiten. Durch die Zusammenstellung der Projekte in diesem Sonderforschungsbereich können wir verschiedene Aspekte der turbulenten Erzeugung und Verstärkung von Magnetfeldern, der Turbulenz und Instabilität in rotierenden Systemen sowie des Zusammenspiels von Turbulenz und Strömungsinstabilität mit Gravitation, Strahlung und Staubteilchen untersuchen und somit grundlegende Fragen im Zusammenhang mit der Entstehung und Entwicklung von Planeten, Sternen und Galaxien angehen.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche

Abgeschlossene Projekte

• A01 - Sondierung solarer Turbulenz mit Hilfe der Helioseismologie (Teilprojektleiter Gizon, Laurent ;  Hohage, Thorsten )
• A02 - Von solaren zu heliosphärischen Instabilitäten (Teilprojektleiter Bothmer, Volker ;  Büchner, Jörg )
• A03 - Einfluß Alfvénischer Fluktuationen auf die heliosphärische Plasmaturbulenz (Teilprojektleiter Motschmann, Ph.D., Uwe ;  Narita, Yasuhito )
• A04 - Plasmaturbulenz mit äußerer Störung: Planeten-induzierte stellare Aktivität (Teilprojektleiter Motschmann, Ph.D., Uwe ;  Reiners, Ansgar )
• A05 - Inertialmoden und Gezeitenreibung in Sternen und Planeten (Teilprojektleiter Dreizler, Stefan ;  Lube, Gert ;  Tilgner, Andreas )
• A06 - Übergänge zur Turbulenz in der Rayleigh-Bènard-Konvektion (Teilprojektleiter Bodenschatz, Eberhard ;  Tilgner, Andreas ;  Wagner, Claus )
• A07 - Instabilität und Turbulenz in protoplanetaren Scheiben ausgelöst durch Staubsedimentation (Teilprojektleiter Blum, Jürgen ;  Bodenschatz, Eberhard ;  Wagner, Claus ;  Xu, Haitao )
• A08 - Übergang zur Turbulenz in Akkretionsscheiben (Teilprojektleiter Hof, Björn ;  Tilgner, Andreas )
• A11 - Numerische Präzisionssimulationen nicht-linearer, nicht-radialer stellarer Pulsationen (Teilprojektleiter Glatzel, Wolfgang ;  Lube, Gert )
• A12 - MHD-Turbulenz und die Bildung supermassiver Schwarzer Löcher (Teilprojektleiter Niemeyer, Jens ;  Schleicher, Dominik R.G. )
• A13 - Hydrodynamische Wechselwirkung junger Galaxien mit dem interstellaren Medium (Teilprojektleiter Kollatschny, Wolfram ;  Niemeyer, Jens )
• A15 - Simulation der Rekonnexion und Dynamoprozesse in turbulenten Plasmen (Teilprojektleiter Büchner, Jörg ;  Schmidt, Wolfram )
• A16 - Ursprung und Struktur von Magnetfeldern in kühlen Sternen (Teilprojektleiter Reiners, Ansgar ;  Schüssler, Manfred )
• A16 - Ursprung und Struktur von Magnetfeldern in kühlen Sternen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Jeffers, Sandra ;  Reiners, Ansgar ;  Schüssler, Manfred )
• A17 - Magnetfelder und Dynamos: Von Planeten zu massearmen Sternen (Teilprojektleiter Christensen, Ulrich ;  Reiners, Ansgar )
• A18 - Asteroseismologie und Dynamos in sonnen-ähnlichen Sternen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Gizon, Laurent ;  Schunker, Hannah )
• INF - Das AstroFIT Daten-InfRastrukturprojekt (Teilprojektleiter Niemeyer, Jens ;  Schwardmann, Ulrich )
• Z - Zentralprojekt (Teilprojektleiter Dreizler, Stefan )

• Antragstellende Institution: Georg-August-Universität Göttingen
• Beteiligte Institution: Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung mbH Göttingen; Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR); Institut für Aeordynamik und Strömungstechnik (IAS); Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation (MPIDS); Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS)
• Beteiligte Hochschule: Technische Universität Braunschweig
• Sprecher: Professor Dr. Stefan Dreizler