Plasma-Astrophysik — Forschung

Quelle: H. Yan
Particle rotate

Kosmische Strahlen - Beschleunigung und Transport

Wir untersuchen die fundamentalen Plasmaprozesse, die die Beschleunigung und den Transport von Teilchen in verschiedenen astrophysikalischen Umgebungen bestimmen, sowie ihre Wechselwirkung mit MHD-Turbulenz und Wellen.

Quelle: H. Yan
Particle rotate
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Quelle: Zhang et.al. 2020 Nature Astronomy
Turbulence-Modi in der Cygnus-X-Region über einer Gammastrahlenkarte des Fermi-LAT

Eigenschaften von MHD Turbulenzen aus Beobachtungs- und theoretischen Studien

Die Natur der MHD Turbulenzen wird durch Energieeinspritzung in grossen Maßstäben, Dämpfung in kleinen Maßstäben sowie Umweltfaktoren geprägt. In Verbindung mit MHD- und PIC-Simulationen werden neue Diagnosen entwickelt, um die Plasmaeigenschaften interstellarer Turbulenzen nachzuverfolgen. 

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Quelle: Zhang et.al. 2020 Nature Astronomy
Turbulence-Modi in der Cygnus-X-Region über einer Gammastrahlenkarte des Fermi-LAT
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Quelle: H. Yan
energy fracs barplot

Die Energieverteilung unter den MHD-Modi für inkompressible und kompressible Turbulenzen

In der Astrophysik bestimmen MHD-Prozesse und Plasmainstabilitäten nicht nur die grundlegenden Eigenschaften des Weltraumplasmas, sie sind auch aufgrund der einzigartigen Bedingungen sehr interessant, die nicht im Labor realisiert werden können, wie z.B. die riesige spektrale Spannweite, die Stossfreiheit und extreme Temperaturen.

 

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Quelle: H. Yan
energy fracs barplot
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Quelle: H. Yan
Geometry 89Her both3

Die erste 3D-Magnetfelderfassung mit atomarer Ausrichtung 

Aufgrund ihrer herausragenden Rolle in astrophysikalischen Plasmen ist die Kenntnis kosmischer Magnetfelder ausserordentlich wichtig.

Wir nutzen verschiedene Techniken um Magnetfelder und ihre Dynamiken (Turbulenzen), insbesondere in diffusen Medien, zu detektieren. 

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Quelle: H. Yan
Geometry 89Her both3
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Quelle: Zhang & Yan 2011

Sonneneruptionen, Hoch-Energie-Astrophysik

Hochenergiephänomene reichen von Sonneneruptionen bis zu Gammastrahlen-Ausbrüchen.

Wir wenden Erkenntnisse zur Wechselwirkung von Teilchen und Plasma auf verschiedene Hochenergiephänomene an.

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Quelle: Zhang & Yan 2011
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Quelle: Ge, He, Yan 2016
CNM

Interstellare Staubbewegungen

Staubkörner sind eine der Schlüsselbestandteile im interstellarem Medium.

Sie sind eng verbunden mit dem Magnetfeld und Plasma als Ladungsträger zusammen mit ihrer Hauptaufgabe der Metall- und Lichtausbreitung. All dies wird sehr durch ihre Bewegungen bestimmt, welche wir untersuchen.

 

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Quelle: Ge, He, Yan 2016
CNM