Wechselspiel der kosmischen Materie – Neuer RUB-Sonderforschungsbereich

Das Wechselspiel der kosmischen Materie steht im Mittelpunkt des neuen Sonderforschungsbereichs (SFB) 1491, den die Deutsche Forschungsgemeinschaft an der Ruhr-Universität Bochum (RUB) bewilligt hat. Eine Presseinformation der Ruhr-Universität Bochum (RUB).

Quelle: Ruhr-Universität Bochum (RUB).

Der neue SFB1491 erarbeitet fundamentalphysikalische Ergebnisse wie Plasma- und Teilcheneigenschaften sowie Eigenschaften der dunklen Materie die in astrophysikalischen Zusammenhängen genutzt werden, um die auf der Erde gemessenen Signaturen zu verstehen. (Bild: RUB/Julia Tjus)

25. November 2021 – Am nächtlichen Sternenhimmel sehen wir mit dem bloßen Auge Jahr für Jahr die gleichen Konstellationen, sodass der Eindruck entstehen könnte, es handele sich um ein statisches Konstrukt – ein Gedanke, der sich über Jahrhunderte hielt, bevor es Anfang des 20. Jahrhunderts gelang nachzuweisen, dass das Universum ein dynamisches System ist, das mit einem großen Knall entstanden ist und sich immer weiter ausdehnt.

Auch auf kleineren Skalen ist die Dynamik hoch, Sterne entstehen und vergehen in mächtigen Supernovaexplosionen. So beeinflussen sie die Dynamik der Galaxien, in denen sie beherbergt sind. Durch die Explosionen entstehen Wolken von Teilchen oder aus Plasma, die mit kosmischen Magnetfeldern wechselwirken. Das Wechselspiel der kosmischen Materie, welches diese Prozesse antreibt, ist Leitthema des Sonderforschungsbereiches 1491: “Wie werden die verschiedenen Formen von Materie und Energie ineinander umgewandelt? Wie werden die kleinsten, elementaren Teilchen zu den höchsten, jemals beobachteten Energien beschleunigt? Wie entstehen im Plasma der Galaxien großräumige Magnetfeldstrukturen? Welchen Einfluss hat die dunkle Materie auf die Dynamik der Systeme?”, nennt Prof. Dr. Julia Tjus, Sprecherin des SFB, einige der Forschungsfragen.

16 führende Forschende arbeiten in 13 Teilprojekten zusammen, um ein vereinheitlichtes Bild der nachweisbaren Spuren der wechselwirkenden Materie zu erstellen. Sie wollen verstehen, wie kleine Galaxien wie unsere Milchstraße funktionieren, aber auch große, in deren Kern sich ein aktives, supermassives schwarzes Loch befindet. Hierzu werden theoretische astrophysikalische Modelle mit experimentellen Beobachtungen aller Wellenlängen und Teilchen verknüpft. Des Weiteren liefert der SFB Wissen über die fundamentalen Eigenschaften der Materie aus theoretischen Rechnungen, kosmologischen Beobachtungen und irdischen Experimenten zu Teilchenwechselwirkungen. Dieses Wissen kann direkt in den astrophysikalischen Modellen verwendet werden. Die Kombination der beiden Forschungsstränge liefert ein detailreiches und präzises Bild, wie die Galaxien funktionieren und sich entwickeln.

Kooperationspartner
Dieses Wechselspiel der kosmischen Materie zu verstehen ist nur möglich, wenn Forscherinnen und Forscher aus verschiedenen Bereichen der Physik zusammenarbeiten: An der RUB ist die Zusammenarbeit zwischen der Astro- und Plasmaphysik wohletabliert, hinzu kommt die Expertise aus der Teilchen- und Astroteilchenphysik an den benachbarten Universitäten Dortmund und Wuppertal. Die Verknüpfungen der Teilgebiete Astro-, Plasma-, Astroteilchen- und Teilchenphysik werden seit 2015 im Ruhrgebiet im Ruhr Astroparticle and Plasma Physics Center (RAPP Center) untersucht.

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