Dust destruction in interstellar shocks

Ein Teil der interstellaren Materie (ISM) liegt in Form von winzigen Festkörpern vor, die mit dem interstellaren Gas vermischt sind. Diese Teilchen werden als interstellarer Staub bezeichnet. Obwohl der Staubanteil an der Gesamtmasse der ISM nur etwa 1% beträgt, kann sein Einfluß auf das interstellare Strahlungsfeld und die Dynamik des Gases nicht vernachlässigt werden. So ist er die Hauptursache für Extinktion, Streuung und Polarisation von Licht. Außerdem stellt der Staub ein wichtiges Kühlmittel für das interstellare Medium dar und beeinflußt die chemischen Prozesse innerhalb der ISM. Staubpartikel unterliegen Wachstums- und Zerstörungsprozessen. So können sie Moleküle aus der Umgebung an ihrer Oberfläche anlagern (Akkretion) oder sich mit anderen Partikeln zu größeren Staubteilchen verbinden (Koagulation). Durch die Wechselwirkung mit Ionen kann Oberflächenmaterial abgetragen werden (Sputtering) und das Kollidieren von Staubpartikeln führt zu deren Zerschlagung in kleinere Teilchen oder (Shattering) deren Vaporisation. Außerdem sind Staubpartikel an das Gas gekoppelt und werden von diesem mitgerissen. Der Schwerpunkt der Vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der dynamischen Prozesse, denen Staubpartikel bei der Durchquerung von interstellaren Stoßfronten unterworfen sind. In diesem Zusammenhang spielen vorallem die destruktiven Prozesse und die Kopplung an das Gas eine wichtige Rolle. Es wurden Gleichungen eingeführt, die die Änderung einer Staubverteilung durch diese Vorgänge beschreiben. Im Gegensatz zu bisherigen Modellen werden die Staubteilchen darin nicht allein durch ihre Masse, sondern auch durch ihre Geschwindigkeit charakterisiert. Auf diese Weise kann die Impulserhaltung bei einer Partikelkollision gewährleistet werden und es ist beispielsweise möglich auch Stöße gleich schwerer Partikel zu beschreiben. Die Gleichungen der Staub- und Hydrodynamik wurden für den Fall von stationären, eindimensionalen Stoßwellen numerisch gelöst, wobei die Wechselwirkungen zwischen Gas und Staub berücksichtigt wurden. Mit Hilfe des Modells wurden die Wirkung verschieden starker Stoßwellen auf eine Staubverteilung untersucht. Dabei wurden verschiedene Staubmaterialien zugrunde gelegt.A part of the interstellar matter (ISM) has the shape of tiny solids which are mixed with the interstellar gas. These particles are called interstellar dust. Although the dust's share of the ISM's total volume only amounts to 1%, its influence on the interstellar radiation field and the gas dynamics can't be neglected. Thus it's the chief cause of the extinction, the scattering and the polarisation of light. Furthermore the dust proves to be an important cooling agent for the interstellar medium and it influences the chemical processes within the ISM. Dust particles are subjected to processes of growth and destruction. That's why they are able to attach molecules from the environment to their surface (accretion) or to connect with other particles to form bigger dust grains (coagulation).The dust particles' surface can be carried off by interaction with ions (sputtering) and the collision of dust grains causes their breakup into smaller fragments (shattering) or their vaporization. In addition, the dust particles are linked to the gas and are carried away by it. This representation's main focus has been placed on the analysis of those dynamic processes dust particles are subjected to while crossing interstellar shock fronts. The destructive processes and the particles' linking to the gas are particularly important in this context, because they modify the dust distribution. Equations describing these modifications have been set up and a new model has been developed. But in contrast to all previous models this one characterizes the dust particles not only by their mass but also by their velocity. That way the conservation of momentum during a collision of particles can be guaranteed and moreover it's possible to describe shocks of particles having the same weight. The equations describing dust- and hydrodynamics have been solved numerically in the case of stationary one-dimensional shocks. In doing so, the interactions between gas and dust have been taken into account. The effects shocks of varying forces have on dust distribution have been examined with the help of this model. Different dust materials formed the study's base