Hochenergetische Photonenbestrahlung von Eis-Kohlenstoffpartikeln– Laboruntersuchungen an interstellaren Eis/Staub Grenzflächen in Sternentstehungsgebieten

• Antragstellerin: Dr. Cornelia Jäger
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 468269691

Im dichten interstellaren Medium sind kosmische Staubpartikel mit einer molekularen Eisschicht überzogen. Diese Eis/Staub-Körner, die aus einer refraktären und einer volatilen Komponente bestehen, werden kontinuierlich von energetischen Photonen bombardiert. Eine dünne Eisschicht von ca. 10 nm auf den Staubpartikeln können energetische Photonen leicht durchdringen und mit dem refraktären Staubmaterial wechselwirken, was photoneninduzierte Reaktionen im Eis/Staub Material und an der Grenzfläche Eis/Staub aktivieren kann. Das vorgeschlagene Projekt zwischen der Laborastrophysik- und Clusterphysikgruppe in Jena und des Photoprocessing Spectroscopy Laboratory in Taiwan ist der Untersuchung photoneninduzierter Modifikationen von Eis/Staub-Körnern im interstellaren Medium und in Sternetstehungsgebieten gewidmet. Die Grenzfläche zwischen Staub und Eis ist durch eine große Kontaktfläche charakterisiert, die duch kleine Partikelgrößen und eine hohe Porosität der Staubagglomerate erzeugt wird. Das gemeinsame Forschungsprojekt unter dem DFG-MOST-Program wurde aufgestellt, um Veränderungen an der Eis/Staub-Grenzfläche durch energetische Photonen einschließlich Vakuum-Ultraviolet-Photonen (E <10.9 eV), extreme ultraviolette Photonen (E=11-40 eV) und weiche Röntgenphotonen (E= 80-1200 eV), zu untersuchen. Dieses Projekt wird drei verschiedene Ziele verfolgen. Dazu gehört das Studium der Wechselwirkung zwischen Radikalen und Kohlenstoffpartikeloberflächen, die zu einer Erosion des Materials führen kann, die Bildung organischer und prebiotischer Moleküle an den Grenzflächen von Eis und Staub und der Einfluss energiereicher Photonen auf die Zusammensetzung und Struktur des refraktären Staubmaterials. Hierbei werden wir als Staubkomponenten amorphe und amorphe hydrierte Kohlenstoffpartikel mit fullerenartigen Strukturen und Silikat/Kohlenstoff-Gemische einbeziehen. Systematische, experimentelle Untersuchungen von Staubanaloga umhüllt mit reinen Eisschichten wie z.B. H2O, NH3, CH4, H2S, N2 und O2 werden in Abhängigkeit von interstellaren Parametern, wie z.B. Temperatur und Photonenenergie, durchgeführt. Unsere Untersuchungen des energetischen Processing von interstellaren Eis und Staubpartikeln wird unser Wissen zur interstellaren Staub- und Eisevolution verbessern und dazu beitragen, dass wir die Zutaten zur Bildung von Planeten und Planetensystemen besser verstehen. Sie werden auch von Relevanz für die Astrochemie, Astrobiologie und Exoplanetenforschung sein. Außerdem ist das Projekt innovativ und zeitlich relevant für die Vorbereitung des James Webb Space Telescopes, dass 2021 gestartet werden soll und viele Details zu interstellarem Eis und Staub in außergewöhnlich hoher Auflösung und Sensitivität im infraroten Bereich liefern wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Niederlande, Taiwan
• Partnerorganisation: National Science and Technology Council (NSTC)
• Kooperationspartner: Professor Dr. Yu-Jung Chen; Professor Dr. Ko-Ju Chuang