Physics of Stellar Objects (PSO)

“Wir sind Sternenstaub”  – die Materie, aus der wir geformt sind, ist zum großen Teil das Ergebnis von Prozessierung des primordialen Materials aus dem Urknall. Alle schwereren Elemente stammen aus der Nukleosynthese in Sternen und gigantischen stellaren Explosionen. Eine fundamentale Frage ist, wie dieses Material geformt wurde und wie es sich im Universum verteilt. Gleichzeitig machen stellare Objekte das Universum für uns in astronomischen Beobachtungen überhaupt erst sichtbar. Sterne scheinen im optischen und anderen Teilen des elektromagnetischen Spektrums. Sie sind fundamentale Bausteine von Galaxien und aller größeren kosmologischen Strukturen.

Unsere Forschungsgruppe “Physik stellarer Objekte” strebt mit Hilfe von aufwendigen numerischen Simulationen ein Verständnis der Prozesse in Sternen und stellaren Explosionen an. Neu entwickelte numerische
Techniken und die stetig wachsende Leistungsfähigkeit von Supercomputern ermöglichen eine Modellierung stellarer Objekte in bisher nicht erreichtem Detailreichtum und großer Genauigkeit.

Ein Hauptziel unserer Gruppe ist die Modellierung von thermonuklearen Explosionen weißer Zwergsterne, die zum astronomischen Phänomen der Supernovae vom Typ Ia führen. Diese sind die Hauptquelle des Eisens im Universum und wurden als Abstandsindikatoren in der Kosmologie eingesetzt, was zur spektakulären Entdeckung der beschleunigten Expansion des Universums führte. Mehrdimensionale strömungsmechanische Simulationen kombiniert mit Nukleosyntheserechnungen und Modellierung des Strahlungstransports ergeben ein detailliertes Bild der physikalischen Prozesse in Typ Ia Supernovae, werden aber auch auf andere Arten von kosmischen Explosionen angewendet.

Die klassische astrophysikalische Theorie beschreibt Sterne als eindimensionale Objekte im hydrostatischen Gleichgewicht. Dieser Ansatz ist extrem erfolgreich. Er erklärt, warum wir Sterne in verschiedenen Konfigurationen beobachten, und liefert ein qualitatives Verständnis der Sternentwicklung. Die hierbei verwendeten vereinfachenden Annahmen schränken jedoch die Vorhersagekraft solcher Modelle stark ein. Mit neu entwickelten numerischen Hilfsmitteln untersucht die Gruppe dynamische Phasen der Sternentwicklung in dreidimensionalen Simulationen. Unser Ziel ist es, eine neue Generation von Sternmodellen zu schaffen, die auf einer verbesserten Beschreibung der in ihnen ablaufenden physikalischen Prozesse basiert.