Complex dynamics of star-forming filaments

Mit eindimensionalen Simulationen wurde die zeitliche Entwicklung und Dynamik von Filamenten in Molekülwolken untersucht. Die Berücksichtigung von Rotation, Gaseinfall und Staub ermöglichte es, deren Einfluss auf die Entwicklung zu untersuchen. Künstliche Spektren wurden entwickelt um eine Aussage über mögliche Signaturen in den Beobachtungen von Filamenten zu machen. Ich habe eine deutliche Separierung einzelner Staubkomponenten in allen Phasen der Entwicklung entdeckt, dass auf einen rein dynamischen Effekt zurückzuführen ist. Des Weiteren sieht man, dass große Staubpartikeln hauptsächlich innerhalb des Filaments zu sehen sein sollten, während kleine Staubteilchen auch außerhalb des Filaments zu finden sind. Außerdem wurde gezeigt, dass das Verhältnis zwischen Gas und Staub nicht kon- stant ist und stark von der Staubgröße abhängig ist und mit dem Radius des Filaments variiert. Die zeitliche Entwicklung eines Filaments wurde in zwei Phasengeteilt. Mit künstlichen Spektren wurde gezeigt, dass der aktuelle Entwicklungszustand eines Filaments nur während der 1. Phase ("infall phase") der Entstehung eindeutig bestimmt werden kann, während einzelne Zeitschritte der 2. Phase ("re-expansion phase") nicht zu unterscheiden sind.I have investigated the evolution and dynamics of filaments in molecular clouds by simulating the time-evolution of their radial profiles. Rotation, infall and different dust species were considered to investigate their effect on the evolution. Synthetic spectra were developed for each model to make a statement and prediction about observable signatures for filaments. I found a clear separation of gas and dust species in all phases of the evolution due to a pure dynamical effect. After some dynamical evolution, radial profiles in equilibrium reveal that large dust grains must primarily be found within the filament while small dust grains are located beyond the filament as well. Moreover, gas-to-dust ratios at this stage are not constant and strongly depends on the radius and dust grain sizes. The evolution of the filament is divided into two phases. The first phase is called the infall phase and is dominated by inwards falling material. The second phase is called re-expansion phase and initiates when material starts to settle an equilibrium configuration at the center of the filament. Finally, the development of synthetic spectra reveals that we can clearly distinguish between time steps of the infall phase while it is difficult to differentiate between individual time steps of the subsequent re-expansion phase