Magnetfelder der Sternentstehung als Heizmechanismus für diffus ionisiertes Gas im Interstellaren Medium
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die gewonnenen Erkenntnisse bilden eine hervorragende Grundlage für die Durchführung des eigentlichen ursprünglich geplanten Projektes. Das ursprünglich geplante Projekt beruht dabei auf Analysen von spektralen Beobachtungen großräumiger Strukturen diffusen ionisierten Gases (DIG), die zeigen, daß die Existenz dieser diagnostisch interessanten Komponente des Interstellaren Mediums (ISM) nicht mittels Photoionisation durch UV-Strahlung der vorhandenen O- und B-Sterne erklärt werden kann. Die Frage nach der für die Ionisation dieser Gaskomponente verantwortlichen Energiequelle ist somit unklar, aber von fundamentaler Relevanz für das Verständnis der Entwicklung, Struktur und Dynamik von Galaxien. Gegenstand des Projektes ist ein Vorstoß zur quantitativen Bestimmung der Energieproduktionsrate, die maßgeblich für die Ionisation des diffusen ionisierten Gases verantwortlich ist. In der hier genehmigten Vorstudie zu dem Projekt wurde das lonisationsproblem erstmalig durch den Schulterschluss von erprobten Methoden der Plasmaphysik und des Strahlungstransportes grundsätzlich untersucht. Grundlage hierfür waren zum einen erste Schritte hinsichtlich numerischer Multifluid-Simulationsrechnungen zur magnetischen Rekonnexion, einem nachweislich höchst effizienten Heizmechanismus in Plastna-Neutralgas-Systemen, und zum anderen der Problemstellung angepaßte Strahlungstransportmodelle zur Berechnung synthetischer Spektren. Damit wurde gemäß des ursprünglichen Ansatzes erstmalig die Grundlage für einen direkten Vergleich von beobachteten Emissionslinienspektren mit synthetischen Spektren, beruhend auf den Ergebnissen makroskopischer magnetohydrodynamischer Simulationen zur Heizung des ISM, geschaffen. Im Rahmen dieser Vorstudie konnte in den Grundzügen gezeigt werden, dass • magnetische Rekonnexion - abhängig von Magnetfeldstärke und Gasdichte - genügend Energie freisetzen kann, um eigenständig das interstellare Gas ganz oder teilweise zu ionisieren. Ausschlaggebend hierfür ist eine turbulente Durchmischung des Mediums. Bei der numerischen Modellierung des Plasmas ist dabei die Verwendung einer physikalisch fundierten Resistivität erforderlich. • synthetische Spektren des ionisierten Gases unter Berücksichtigung der Heizung durch magnetische Rekonnexion eine im Vergleich zu rein photoionisiertem Gas verstärkte Linienemission in stoßangeregten Übergängen zeigen. Trotz der Verwendung einiger Näherungen, die wegen des engen zeitlichen Rahmens bei der Durchführung der Studie unumgänglich waren, ist dies ein wichtiges Resultat, da auch die beobachteten Spektren ein solches Verhalten zeigen. Die zusätzliche Heizung durch magnetische Rekonnexion kann somit als wesentliches Resultat entscheidend zum Energiehaushalt des Diffusen Ionisierten Gases beitragen.
