Zusammensetzung des Puzzles stoßfreier Schocks
Stoßfreie Schocks, wie sie um die Überreste einer Supernova vorkommen, sind eines der grundlegendsten Phänomene im Weltraum. Sie sind auch einer der stärksten Beschleuniger im Universum. Doch trotz mehr als einem halben Jahrhundert Forschung verstehen Forschende immer noch nicht ganz, wie Schockenergie in die Erwärmung und die Beschleunigung geladener Teilchen in ganz unterschiedlichen Umgebungen umgewandelt wird. Das EU-finanzierte Projekt SHARP(öffnet in neuem Fenster) soll dazu beitragen, diese Wissenslücke zu schließen. „Vor Beginn des Projekts sah die Physik der stoßfreien Schocks wie ein Puzzle aus, bei dem einige Teile zwar angeordnet, aber nicht miteinander verbunden waren“, sagt Natalia Ganushkina, Forscherin am Finnischen Meteorologischen Institut(öffnet in neuem Fenster).
Ein Team aus Fachleuten von Weltrang aus Theorie und Beobachtung
Das Hauptziel des Projekts bestand darin, die Lücken zu schließen und eine kontinuierliche Verbindung durch verschiedene Umgebungen mit unterschiedlichen Parametern herzustellen. Konkret ging es darum, die Auswertung heliosphärischer Daten zu intensivieren und eine gründliche und vergleichende Analyse des Bugschocks der Erde, planetarischer Schocks und interplanetarischer Schocks durchzuführen. Zu diesem Zweck brachte das Projekt ein Team aus Fachleuten aus Theorie und Beobachtung zusammen, die zuvor an im Wesentlichen unzusammenhängenden Themen gearbeitet hatten. „Die gemeinsamen Anstrengungen der Forschenden haben es uns nicht nur ermöglicht, die Lücken zu schließen und bisher unverbundene Wissensinseln zu verbinden, sondern auch die Grundlage dafür gelegt, das Rätsel des stoßfreien Schocks kontinuierlich weiter zu lösen“, erklärt Ganushkina.
Neue Einblicke in die Physik von Schocks im Sonnensystem
Eines der wichtigsten Ergebnisse dieser Teamarbeit war ein besseres Verständnis der Physik der Schocks, die im Sonnensystem und in fernen astrophysikalischen Objekten auftreten. „Es ist uns gelungen, unser Verständnis von Schocks bei höheren Machzahlen zu verbessern“, so Ganushkina. Darüber hinaus verglichen die Forschenden In-situ-Beobachtungen in der Heliosphäre mit Fernbeobachtungen von Schocks von Supernovae-Überresten, die bei verschiedenen Missionen der ESA(öffnet in neuem Fenster) und der NASA(öffnet in neuem Fenster) aufgenommen wurden. Im Rahmen des Projekts wurden zudem neue Erkenntnisse über das Injektionsproblem, die Auswirkungen der Feinstruktur der Schockfront auf die Dynamik von Ionen und Elektronen sowie die Anregung schwerer Ionen gewonnen.
Erweiterung des Wissens über die Schockphysik
Ein Großteil der Arbeit des Projekts wurde in einer umfassenden Open-Source-Datenbank über Schocks(öffnet in neuem Fenster) zusammengefasst. Im Rahmen des Projekts wurde auch eine Reihe von Artikeln und Präsentationen(öffnet in neuem Fenster) veröffentlicht, in denen neue Konzepte, Ansätze und Methoden für die weitere Untersuchung stoßfreier Schocks vorgestellt werden. „Mit dem Projekt SHARP ist es dank der intensiven Zusammenarbeit unserer weltweit renommierten Forschenden gelungen, unser Wissen über die Schockphysik erheblich zu erweitern“, so Ganushkina.
