• Meine Startseite
• Meine Forschung
• Meine Publikationen
• AG Sternentstehung

Kontakt | English

In meiner Doktorarbeit erforsche ich die Entwicklung kosmischer Magnetfelder. Mit semi-analytischen Berechnungen modelliere ich den sogenannten turbulenten Dynamo und insbesondere seine Rolle im frühen Universum.

Was ist ein "turbulenter Dynamo"?

Ein turbulenter Dynamo - auch kleinskaliger Dynamo genannt - ist ein magnetohydrodynamischer Prozess, bei dem die kinetische Energie der Turbulenz in magnetische Energie umgewandelt wird.
Dieser Mechanismus basiert auf der Tatsache, daß ein Magnetfeld verstärkt wird, wenn die Feldlinien auf eine bestimmte Weise gedehnt werden. Abbildung 1 illustriert das Dehnen, Verdrehen und Falten der Feldlinien schematisch. Der Auslöser des Dehnens ist Turbulenz, das heißt chaotische Bewegung über viele Längenskalen hinweg.
Wir benutzen eine analytische Beschreibung, um Eigenschaften des turbulenten Dynamos und die Entwicklung eines Magnetfeldes zu berechnen. In unserem Modell werden die Einflüsse verschiedener astrophysikalischer Umgebungen berücksichtigt, so zum Beispiel die verschiedenen Arten von Turbulenz sowie unterschiedliche mikrophysikalische Größen.

Wie funktioniert der turbulente Dynamo im frühen Universum?

Entscheidend für das Einsetzen des turbulenten Dynamos ist ein magnetisches Saatfeld. Für die Entstehung eines solchen wurden verschiedene Mechanismen vorgeschlagen, von Phasenübergängen im sehr frühen Universum bis zu sogenannten Batterie-Prozessen, welche typischerweise zu Magnetfeldstärken von 10^-20 Gauss führen.
Während der Entstehung der ersten Sterne und Galaxien tritt, hervorgerufen durch Akkretion und Supernova-Explosionen, Turbulenz auf. Diese turbulenten Bewegungen dehnen die Feldlinien und verstärken damit das Magnetfeld im turbulenten Dynamo Prozeß. Dadurch wächst das Magnetfeld exponentiell typischerweise mit einer sehr großen Wachstumsrate. Mit unseren Modellen finden wir, dass der turbulente Dynamo starke Magnetfelder der Größenordnung 10^-6 Gauss - ein Wert vergleichbar zu dem Feld in der Milchstraße - erzeugen kann. Die Verstärkung findet innerhalb von einigen 10⁷ Jahren statt, was verglichen zu anderen dynamischen Zeitskalen des Systems kurz ist. Eine typische Entwicklung der Magnetfeldstärke wird in Abbildung 2 gezeigt.

Welche Folgen haben starke Magnetfelder für die ersten Sterne und Galaxien?

Magnetfelder spielen eine sehr wichtige Rolle im heutigen Universum. So initiieren sie zum Beispiel Jets und Materieausflüsse aus Sternen und sie führen zu einem zusätzlichen Druck im interstellaren Medium, was die Entstehung von Sternen stark beeinflußt.
Im Prinzip sollten die Effekte von Magnetfeldern während der Entstehung der ersten Sterne und Galaxien ähnlich sein. Um den Einfluß von Magnetfeldern im primordialen Universum jedoch genauer zu verstehen müssen detaillierte numerische Simulationen durchgeführt werden.