Das Kohäsionsproblem und die Aktivität ferner Kometen

• Antragsteller: Professor Dr. Jürgen Blum
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 521414859

In diesem deutsch-ukrainischen Kooperationsprojekt wollen wir dem so genannten "cohesion bottleneck" bezüglich der Staubaktivität von Kometen auf den Grund gehen. Wenn sich die Kometenkerne der Sonne auf ihren meist stark elliptischen Bahnen nähern, erwärmt das Sonnenlicht mehr und mehr die Oberfläche. Durch Transport in tiefere Schichten gelangt die Wärme auch zu den flüchtigen Substanzen (vorwiegend Eise aus CO, CO2 und H2O), die dadurch verdampfen. Das gängige Bild der Staubaktivität besagt nun, dass die ausströmenden Gase die Staubpartikel von der Oberfläche mitreißen und somit die beobachtete Staubaktivität erklären. In den letzten Jahren kamen allerdings immer mehr Zweifel an dieser Vorstellung auf, denn eine tiefere Betrachtung der physikalischen Vorgänge zeigt, dass der Gasdruck bei Weitem nicht in der Lage ist, die Kohäsion der Staubteilchen untereinander aufzubrechen. In diesem Vorhaben wollen wir nun physikalische Mechanismen untersuchen, die die Wechselwirkungen von Gasfluss, Sonneneinstrahlung und Partikel-Kohäsion dynamisch beschreiben um herauszufinden, ob beispielsweise durch angeregte Schwingungen oder thermische Ermüdungsprozesse die oberen Staubschichten so weit aufgelockert werden können, dass der Gasfluss nur noch gegen das Gewicht der Staubteilchen ankämpfen muss, um diese von der Oberfläche weg zu transportieren. Unser Ansatz ist dreigleisig und beruht auf der Zusammenführung von theoretischen Modellierungen, laborphysikalischen Untersuchungen und Beobachtungen von Kometen. Während die Beobachtungsseite alleine von den ukrainischen Kolleg*innen und die Laboruntersuchungen alleine von den deutschen Teammitgliedern beigesteuert werden, soll das theoretische Teilprojekt in einer engen ukrainisch-deutschen Kooperation die Ergebnisse der Teilprojekte zusammenfügen und ein neues und physikalisch korrektes Modell der Staubaktivität von Kometen erstellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Slowakei, Ukraine, USA
• Mitverantwortlich: Privatdozent Dr. Horst Uwe Keller
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Björn Davidsson; Dr. Oleksandra Ivanova; Olena Shubina
• ausländischer Mitantragsteller: Dr. Igor Lukyanyk