Forschung der Arbeitsgruppe Plasma-Astrophysik

Im Zentrum unserer Forschung steht die Physik turbulenter Strömungen in neutralen und elektrisch leitfähigen Medien. Bei letzteren handelt es sich im astrophysikalischen Kontext in der Regel um ionisiertes Gas, sogenanntes Plasma.
Die Allgegenwärtigkeit turbulenter Strömungen im Universum erfordert ein besseres Verständnis der physikalischen Prinzipien, die ihrer nichtlinearen Dynamik zugrundeliegen. Die Tatsache, daß sich der überwiegende Teil aller sichtbaren (baryonischen) Materie des beobachtbaren Kosmos im Plasma-Zustand befindet, führt zu einer natürlichen Verknüpfung des Turbulenzproblems mit der komplexen Physik der Plasmen.

Neben den hier auf der Erde auftretenden, im wesentlichen elektrisch neutrale Medien betreffenden Fragestellungen der Strömungskontrolle beispielsweise bei der Durchströmung von Rohren und Turbinen oder bei der Umströmung von Fahrzeugen, Schiffen oder Fluggeräten spielen turbulente Plasmen eine wichtige Rolle bei der Entstehung und in der häufig heftigen Dynamik astrophysikalischer Magnetfelder, bei der Ausbreitung Kosmischer Strahlung, dem Einfall von Materie auf z.B. ein Schwarzes Loch und generell für die Struktur vielfältiger Plasmaströmungen. 

Die Schwierigkeit der experimentellen Vermessung, der astrophysikalischen Beobachtung sowie die mathematische Nichtlinearität dieser Phänomene erzwingt den intensiven Einsatz numerischer Simulationen auf leistungsfähigsten massiv-parallelen Superrechnern. Dementsprechend entwickeln und verwenden wir moderne Algorithmen und numerische Rechenmethoden.