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Chemische und mineralogische Entwicklung Protoplanetarer Scheiben

Lüttjohann, Ekaterina

English Title: Chemical and mineralogical evolution of protoplanetary disks

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Abstract

Moderne Messmethoden liefern Informationen über die chemische Zusammensetzung von Kometen und protoplanetaren Scheiben. Studien der Isotopenanomalien in Meteoriten liefern zudem Erkenntnisse über die Entstehungsbedingungen von Verbindungen. Die Entstehungsgeschichte und Evolutionswege dieser Verbindungen sind jedoch nicht immer bekannt. In dieser Arbeit wird die chemische und mineralogische Zusammensetzung von protoplanetaren Scheiben in ihrer frühen Entwicklungsphase modelliert. Die Ergebnisse der Simulationen liefern Informationen über die frühen Bestandteile der inneren Bereiche von Akkretionsscheiben. Es wird gezeigt, dass Kalzium– und Aluminium–haltige Einschlüsse, welche zu den ältesten Staubteilchen im Sonnensystem gehören, bereits während des protostellaren Kollapses gebildet werden und in Abstände von bis zu mehreren Zehn AU vom Entstehungsgebiet transportiert werden können. In der Arbeit werden zudem die Zerstörungsmechanismen präsolarer SiC–Teilchen untersucht. Aus der Rechnungen folgt, dass die relative Menge des präsolaren SiC im Verhältnis zum präsolaren Kohlenstoff nicht allein durch Oxidationsvorgänge im Sonnennebel zu erklären ist. Ein weiteres Kapitel der Arbeit beschäftigt sich mit der Kohlenwasserstoffentwicklung in den protonetaren Scheiben. Mit Hilfe der Reaktionskinetik werden bis zu 45 Spezies in der Gasphase simuliert. Dafür werden bis zu 220 Reaktionen berücksichtigt. Die Rechnungen zeigen, dass die Verdampfung der Kohlenstoffpartikel den entscheidenden Beitrag zur Entstehung der Kohlenwasserstoffe in den inneren Teilen der Akkretionsscheiben liefert.

Translation of abstract (English)

Modern measurement techniques provide a lot of information about the chemical composition of comets and protoplanetary disks. Studies of the istotopic composition of meteorites provide further information about the conditions of formation for these compounds. However, the history of formation and the evolution paths of these species are often not known. This work shows that the oldest compounds of the solar system, the calcium aluminum rich inclusions (CAIs) may form during the collaps of a molecular cloud. After the formation they are transported to distances several ten AU away from the region of their formation. Furthermore, the destruction mechanisms of presolar SiC particles are studied in this work. The calculations show that the ratio between presolar SiC grains and presolar carbon grains in meteorites cannot be explained solely by oxidation processes in the solar nebula. Another chapter of this work describes the chemical evolution of hydrocarbons in protoplanetary disks. The gas phase chemistry is calculated using methods of chemical kinetics. For this purpose 45 species and 220 reactions are included in the calculation. It is shown that the destruction of carbon grains leads to the formation of hydrocarbons in the inner parts of protoplanetary disks.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Gail, Prof. Dr. Hans-Peter
Date of thesis defense: 21. July 2011
Date Deposited: 27. Jul 2011 14:47
Date: 2011
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute for Theoretical Physics
Subjects: 520 Astronomy and allied sciences
Controlled Keywords: Akkretionsscheibe, Mineral, Gasförmige Kohlenwasserstoffe
Uncontrolled Keywords: präsolare Staubteilchen , SiC , CAIspresolar grains , SiC , CAIs
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