idw – Informationsdienst Wissenschaft

Nachrichten, Termine, Experten

Grafik: idw-Logo
idw-Abo
Medienpartner:
Wissenschaftsjahr


Teilen: 
21.11.2018 15:17

Wie aus Staub Planeten entstehen

Janos Krüger Presse und Kommunikation
Technische Universität Braunschweig

    Physiker aus Braunschweig und Japan simulieren im Labor Prozesse bei der Planetenentstehung: Staubklumpen gelten als Baustoff bei der Entstehung von Planeten. Über diesen Prozess ist noch vieles unbekannt. Dazu muss die Forschung erst verstehen, wie sich diese Klumpen physikalisch, zum Beispiel bei einem Zusammenprall, verhalten. Professor Hiroaki Katsuragi, ein Experte für Granularphysik von der Nagoya University in Japan, und Professor Jürgen Blum von der Technischen Universität Braunschweig haben dazu einen experimentellen Ansatz entwickelt. Ihre Erkenntnisse wurden im Magazin „Physical Review Letters“ veröffentlicht.

    Nach Modellen von Astrophysikern entstehen aus Staubkörnchen im Weltraum immer größere Klumpen, bis ein neuer Himmelskörper entsteht. Durch seine wachsende Schwerkraft zieht er weiteren Staub an und wächst. Stößt der Himmelskörper mit anderen Fragmenten oder Planetenvorstufen zusammen, entstehen Trümmerstücke und schließlich wieder Staub. Um mehr zu erfahren, wie sich Staubklumpen und Partikel bei Kollisionen verhalten und entsprechend zur Planetenbildung beitragen, haben Professor Hiroaki Katsuragi von der Nagoya University, Japan, und Professor Jürgen Blum vom Institut für Geophysik und Extraterrestrische Physik (IGEP) an der TU Braunschweig Experimente durchgeführt – im Labor auf der Erde.

    Professor Blum konstruierte dazu einen 1,5 Meter hohen Fallturm, der unter Mikrogravitations- und Vakuumbedingungen wie im Weltraum betrieben wird. Dann schossen die Wissenschaftler vom oberen Rand des Turmes ein milimetergroßes Projektil auf einen frei fallenden Klumpen Staubpartikel, ein sogenanntes Cluster. Dabei filmte eine Hochgeschwindigkeitskamera mit 3000 Bildern pro Sekunde, wie das Projektil auf den Klumpen prallte und den Cluster auseinander brach. Sie wiederholten das Experiment mit Projektilen aus Plastik, Blei und Glas verschiedener Größen, die entweder auf porösen Staub oder dichte, starre Glasperlen trafen.

    Das Duo aus Granular- und Planetenphysiker analysierte die stoßinduzierte Ausdehnung der Partikel. Die Expansionsdynamik von porösen Clustern (lose Partikel) stimmte mit der von starren Clustern überein. Die hierarchische Struktur des dichten, starren Materials hatte demnach keinen Einfluss auf die Dynamik des Aufpralls. Durch die Kollision wurden etwa zwei bis sieben Prozent der kinetischen Energie des Projektils auf das Cluster übertragen. Das Projektil behielt etwa 15 Prozent seiner Vorkollisionsenergie, wobei der Rest der Energie durch Verformung oder Wärme abgeführt wurde.

    Die Experimente von Blum und Katsuragi deuten darauf hin, dass sich universelle Regeln für alle Kollisionen ableiten lassen – unabhängig von Größe und Material des Projektils und von der Partikelart. „Durch diese universellen Regeln lassen sich unsere Ergebnisse auch auf die uns unbekannten Körper in fremden Planetensystemen anwenden. Wir können damit viel besser als zuvor vorhersagen, was bei Kollisionen dort geschieht“, sagt Professor Blum.


    Wissenschaftliche Ansprechpartner:

    Prof. Dr. Jürgen Blum
    Institut für Geophysik und Extraterrestrische Physik (IGEP)
    Technische Universität Braunschweig
    Mendelssohnstr. 3
    38106 Braunschweig
    Tel.: 0531 391-5217
    E-Mail: j.blum@tu-bs.de
    Web: http://www.igep.tu-bs.de


    Originalpublikation:

    Hiroaki Katsuragi and Jürgen Blum, Impact-Induced Energy Transfer and Dissipation in Granular Clusters under Microgravity Conditions, Physical Review Letters, DOI:10.1103/PhysRevLett.121.208001 https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.208001


    Weitere Informationen:

    https://magazin.tu-braunschweig.de/pi-post/wie-aus-staub-planeten-entstehen/


    Merkmale dieser Pressemitteilung:
    Journalisten
    Physik / Astronomie
    überregional
    Forschungsergebnisse
    Deutsch


    Der Fallturm im Labor des IGEP


    Zum Download

    x

    Hilfe

    Die Suche / Erweiterte Suche im idw-Archiv
    Verknüpfungen

    Sie können Suchbegriffe mit und, oder und / oder nicht verknüpfen, z. B. Philo nicht logie.

    Klammern

    Verknüpfungen können Sie mit Klammern voneinander trennen, z. B. (Philo nicht logie) oder (Psycho und logie).

    Wortgruppen

    Zusammenhängende Worte werden als Wortgruppe gesucht, wenn Sie sie in Anführungsstriche setzen, z. B. „Bundesrepublik Deutschland“.

    Auswahlkriterien

    Die Erweiterte Suche können Sie auch nutzen, ohne Suchbegriffe einzugeben. Sie orientiert sich dann an den Kriterien, die Sie ausgewählt haben (z. B. nach dem Land oder dem Sachgebiet).

    Haben Sie in einer Kategorie kein Kriterium ausgewählt, wird die gesamte Kategorie durchsucht (z.B. alle Sachgebiete oder alle Länder).

    Cookies optimieren die Bereitstellung unserer Dienste. Durch das Weitersurfen auf idw-online.de erklären Sie sich mit der Verwendung von Cookies einverstanden. Datenschutzerklärung
    Okay