Wie bildeten sich unsere Sonnensysteme?
Da ein Gas durch Kompression erhitzt wird, wurde die rotierende Wolke aus Gas und Staub erwärmt, während sich die protoplanetare Scheibe zusammenzog. Aber, sobald sie sich nicht mehr zusammenzieht weil sie durch Rotation stabilisiert wurde, erwärmt sie sich auch nicht weiter sondern beginnt mit der Abkühlung, das sie Energie in den Raum nahe des absoluten Nullpunktes abstrahlt. Schließlich kühlt sich so viel ab, dass ein neuer Prozess gestartet wird. Kleine feste Flocken und Körner bildeten sich darin, aus dem sich schließlich ein Sonnensystem aufbaute. Während der Massenakkretion sollte die Magneto-Instabilität gewirkt haben, um Turbulenz zu erzeugen. Die magnetisierte Turbulenz dissipiert ihre Energie intermittierend, indem sie die Struktur der akkretierenden Regionen bestimmt. Das Ziel des Projekts COOKINGDUSTINDISKS (Forming high-temperature solids in protoplanetary disks) war es, Licht auf diesen Energieverlust von magnetisierter Turbulenz werfen, indem die Scheiben vor Ort erhitzt wurden. Zu diesem Zweck verwendeten die Astrophysiker hochauflösende numerische Modelle. Die Modellvorhersagen zeigten zum ersten Mal differentielle Rotationszeitscherungsmagnetfelder, die wiederum kleine Regionen schufen, die mehrere hundert Kelvin heißer waren als das umgebende Gas. Die beobachteten Temperaturschwankungen waren groß genug, um sich auf die Mineralienbildung auszuwirken. Eine solche Erwärmung kann eine wichtige Rolle bei der Schmelze von Chondren, der Umschmelze von Calcium-Aluminium-reichen Einschlüssen und ausglühenden Silikaten, alles Materialien, die in Meteoriten gefunden werden. In ihren Bemühungen, protoplanetare Scheiben zu simulieren, untersuchten die Astrophysiker zunächst einen kleinen Teil der Scheibe, um Rechenkosten zu sparen. Allerdings wurden globale magnetohydrodynamische (MHD) Simulationen von protoplanetaren Scheiben später durchgeführt und deckten überraschende Magnetfeldstrukturen auf. Eine qualitativ unterschiedliche aktuelle Schichtstruktur wurde in einer weitgehend nicht turbulenten Region beobachtet, die durch Prozesse angetrieben wird, die durch das verallgemeinerte lokale Modell erfasst werden. Die Erkenntnisse, die durch Erforschung der Rolle von Magnetfeldern in protoplanetaren Scheiben gewonnen wurden, wurden dann verwendet, um die Instabilität der Rossby-Welle zu erkunden. Diese Instabilität kann sich während des Übergangs von schlecht ionisierten Regionen auf magnetisierte Zonen von protoplanetaren Scheiben entwickeln und zur Planetenbildung beitragen. 3D-MHD-Simulationen zeigten, wie unter bestimmten Bedingungen große Wirbel gebildet werden, die den Staub einfangen können und diesen auf Planetesimale, Kometen und Asteroiden konzentrieren. Es wurde ein Zusammenschnitt der Simulationsergebnisse erstellt und hier hochgeladen. Die vielen spannenden Ergebnisse von COOKINGDUSTINDISKS sind in einer Reihe von Veröffentlichungen in begutachteten Zeitschriften beschrieben. Unterstützt durch Beobachtungen von protoplanetaren Scheiben ähnlich unserem frühen Sonnensystem, gelang es den Forschern ein besseres Verständnis von der Frage aufzubauen, wie eine interstellare Wolke kollabiert, um unser Sonnensystem zu bilden.
Schlüsselbegriffe
Sonnensystem, Planeten, Kometen, Asteroiden, protoplanetare Scheibe, COOKINGDUSTINDISKS
