TURBULENZ IN PROTOPLANETAREN AKKRETIONSSCHEIBEN

Elektromagnetische Strahlung, die von jungen Vorhauptreihensternen im Infraroten und im Submillimeterbereich beobachtet wird, wird üblicherweise staubreichen protoplanetaren Scheiben zugeordnet (z.B. Mundy et al. 2000,Beckwith & Sargent 1991, Beckwith et al. 1990). Um die Bildung von Planeten zu untersuchen, ist es notwendig, die Prozesse in solchen Scheiben zu verstehen und Kenntnisse über ihre Dynamik, ihren Entwicklungsweg und ihre stationäre Phase zu erlangen. Hinweise auf die Struktur von protoplanetaren Scheiben sind nicht nur durch astronomische Beobachtungen weit entfernter Objekte zu finden, sondern können auch im Sonnensystem erhalten werden, wenn man davon ausgeht, dass unser Sonnensystem repräsentativ ist (Morfill & Wood 1989).
Eine der am wenigsten verstandenen Phasen der Entwicklung von staubigen Scheiben ist der Übergang von einer dispergierten zu einer in der Mittelebene konzentrierten Staubverteilung, die im Allgemeinen als ein Schlüssel zum Verständnis von Planetenentstehung betrachtet wird. Diese Phase wird im Wesentlichen von der Turbulenz in der Scheibe bestimmt. Es sind verschiedene Mechanismen bekannt die Turbulenz in den Scheiben erzeugen: Thermische Konvektion, Magnetfelder und Scherströmungen (Stone et al.2001). Konvektion entsteht durch Strahlungskühlung an der Oberfläche der Scheibe und tritt bei Scheiben mit hohen Temperaturen (~ 600 K bei 1AU, Bell et al. 1997) auf. Ist die Scheibe schwach ionisiert entsteht Turbulenz durch die Balbus Hawley Instabilität (Balbus & Hawley 1991). Scherströmungen durch differentielle Rotation können nicht zu Turbulenz führen (Hawley et al. 1999, Balbus et al. 1996).  Ist eine Scheibe laminar (bei T~ 300 K, Cuzziet al. 1993) kommt es zur Sedimentation der Staubkomponente zur Mittelebene. Die so entstehende Staubunterscheibe rotiert schneller als das sie umgebende Gas auf das ausser der Gravitation noch sein Druckgradient wrikt. Die so entstehende Scherströmung führt zu Turbulenz im Bereich der Staubunterscheibe, die eine weitere Sedimentation der Staubteilchen verhindert (Weidenschilling 1980).