Wave-Wave Interaction in Astrophysical Shocks and the Interstellar Medium

• Antragsteller: Dr. Felix Spanier
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 21214829

• Erstellungsjahr: 2013

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Turbulenz spielt in den verschiedensten Plasmen im Universum eine wichtige Rolle. Dabei können in magnetisierten Plasmen durchaus mehrere verschiedene Wellenmoden miteinander interagieren. Für starke Turbulenz ergibt sich dabei ein sehr komplexes, nichtlineares Problem, während bei schwacher Turbulenz diese Interaktionen entwickelt werden können nach der Ordnung der Interaktion. Die niedrigste Ordnung der nichtlinearen Interaktion ist dabei die Drei-Wellen-Kopplung. Im Rahmen dieses Projekt wurde diese Kopplung näher untersucht. Dabei wurde einerseits die Frage betrachtet, welche möglichen Wechselwirkungen auftreten können, wenn kein linearer Zusammenhang von Frequenz und Wellenlänge vorliegt. Dabei hat sich gezeigt, daß die bisherige Betrachtung von Wellenlänge und Impuls alleine nicht ausreicht, um valide Interaktionen zu klassifizieren. Zusätzlich muß die Polarisation der Welle betrachtet werden. Dies entspricht dann einem Quasiteilchen mit Impuls, Energie und Drehimpuls. Neben der fundamentalen Untersuchung der rein theoretisch möglichen Interaktionen wurde numerische Experimente in zwei Feldern durchgeführt: • Simulationen mit der Magnetohydrodynamik: Hier wurde nachgewiesen, daß in bestimmten Fällen der kompressiblen MHD die Drei-Wellen-Wechselwirkung die wichtigste Interaktion darstellt. Für den Fall inkompressibler Turbulenz konnte - erwartungsgemäß - gezeigt werden, daß die Drei-Wellen-Wechselwirkung keine Rolle spielt • Simulation mit Particle-in-Cell Codes: Hier wurde ein Phänomen aus dem Bereich der Sonne untersucht. Mit der PiC-Methode konnte gezeigt werden, daß die Type II Radiobursts durch einen Drei-Wellen-Mechanismus aus beschleunigten Elektronen erzeugt werden.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• 2009, Advanced Science Letters, 2, 3
  Spanier, F., & Vainio, R.
  
• 2011, IAU Symposium, 274, 133
  Spanier, F., & Vainio, R.
  
• 2012, Astrophysical Journal, 751, 145
  Ganse, U., Kilian, P., Spanier, F., & Vainio, R.
  
• 2012, Solar Physics, 280, 551
  Ganse, U., Kilian, P., Vainio, R., & Spanier, F.