Kosmischer Staub im Wandel: Zum Verständnis der Staubeigenschaften in verschiedenen galaktischen Milieus

• Antragstellerin: Dr. Svitlana Zhukovska
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 203268975

Interstellarer Staub ist ein allgegenwärtiger Bestandteil der interstellaren Materie (ISM) und spielt seit den Anfängen der Galaxienentwicklung eine aktive Rolle darin, deren physikalischen und chemischen Aufbau zu prägen. Ein detailliertes Verständnis der Staubeigenschaften als Funktion der Umgebung ist daher notwendig. Dies ist das Hauptziel dieses Projekts. Wir werden uns dem Problem auf verschiedenen galaktischen Skalen widmen: I) Die Eigenschaften interstellaren Staubs weisen Variationen auf kleinen Skalen auf, die ein komplexes Wechselspiel zwischen Staubentstehungs- und Vernichtungsprozessen reflektieren. Die Effizienz dieser Prozesse hängt von den lokalen Bedingungen in der ISM und dem Materiekreislauf zwischen Molekülwolken und diffusem Gas ab. Um die Änderungen der Staubeigenschaften zu verstehen, müssen wir ein Modell das Staubentstehungs- und Vernichtungsprozesse beinhaltet mit einem realistischen Modell der Entwicklung der ISM verbinden. Aktuelle, im Rahmen des SILCC Projekts erstellte numerische Simulationen des Lebenszyklus von Molekülwolken entsprechen ideal unseren Bedürfnissen, da sie alle notwendigen Prozesse beinhalten um den physikalischen und chemischen Aufbau der ISM zu modellieren. Sie verfügen weiterhin über die nötige Auflösung, um Staubvernichtung durch SN Stoßwellen in der inhomogenen ISM untersuchen zu können. Nachdem wir ein detailliertes Modell der Staubentwicklung in der ISM implementiert und getestet haben, werden wir die physikalischen Bedingungen untersuchen, unter denen Staubwachstums in der ISM passiert. Die von Modellen vorhergesagte Verteilung der Abreicherung von chemischen Elementen abhängig von der Gasdichte werden wir mit der beobachteten Abreicherung in verschiedenen Sichtlinien in unserer Galaxie vergleichen. Ein solcher Vergleich kann wesentliche experimentelle Hinweise für den Staubwachstums in der ISM liefern. II) Auf größeren Skalen werden wir uns auf räumliche und zeitliche Änderungen des Staubanteils in extragalaktischen Systemen konzentrieren. Die gemittelten Staubeigenschaften werden von globalen galaktischen Prozessen wie Sternentstehung, Gaseinfall und galaktische Winde bestimmt. Unsere vorläufige Arbeit zeigt, dass diese Prozesse verantwortlich sind für den Übergang zur Staubproduktion hauptsächlich durch Staubwachstum in der ISM, was zu dramatischen Änderungen des Staubanteils einer Galaxie führt. Mit globalen Staubentwicklungsmodellen werden wir untersuchen, wie dieser Übergang die Entwicklung junger massereichen Galaxien in und nach der Starburst Phase beeinflusst. Wir werden weiterhin die Staubentwicklung in lokalen, wesentlich genauer untersuchten Sternentstehungsgalaxien modellieren, zu verstehen welche Hinweise beobachtete Variationen im Staub zu Gas Verhältnis zum interstellaren Materiekreislauf liefern können.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1573: Physics of the Interstellar Medium
• Beteiligte Person: Dr. Cornelia Jäger