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Abstract

The interstellar medium (ISM) and in particular giant molecular clouds (GMCs) are complex and dynamic entities, shaped by internal and external agents like stellar feedback and the galactic environment in which they reside. The aim of this thesis is to model the ISM to understand the connection of the smallest GMC scales to the large galactic scales and study the role of the environment in regulating their dynamics. We perform high resolution hydrodynamic simulations of the ISM in peculiar and rather extreme galactic configurations where we can stress test the ISM response to these environments. Our ISM model and resolution is fine-tuned to capture all important GMC physics while still retaining the large dynamic range in spatial scales necessary to follow them in the galactic environment. In the first part of this thesis I focus on the gas dynamics of an M51-like galaxy encounter. I describe how the interaction affects the global ISM and star formation properties and I proceed with an analysis of the cloud population. In the second part the focus falls on the central barred region of a Milky Way model. I describe the complex gas flows in this extreme environment and analyse the properties of the molecular ISM and the resulting star formation. These simulations are valuable tools to interpret observational data of the region.

Translation of abstract (German)

Die interstellare Materie (ISM) und vor allem Molekülwolken (GMCs) sind komplexe und dynamische Einheiten, die von internen und externen Faktoren wie stellarem Feed- back und der galaktischen Umgebung in der sie sich befinden, geformt werden. Das Ziel dieser Arbeit ist es, das ISM zu modellieren, um die Verbindung der kleinsten GMC- Skalen mit den großen galaktischen Skalen zu verstehen und die Rolle der Umgebung bei der Regulierung ihrer Dynamik zu untersuchen. Wir führen hochauflösende hydrody- namische Simulationen des ISM in besonderen und extremen galaktischen Konfiguratio- nen durch. In diesen können wir die Verhaltensweise des ISM in solchen Systemen testen. Unser ISM-Modell und unsere Auflösung sind abgestimmt, um alle wichtigen physikalis- chen Phänomene der Molekülwolken zu erfassen und gleichzeitig dem Lebenszyklus der GMCs in der galaktischen Umbegung zu folgen. Im ersten Teil dieser Arbeit konzentriere ich mich auf die Gasdynamik einer M51- ähnlichen Galaxienbegegnung. Ich beschreibe, wie sich die Wechselwirkung auf die glob- alen ISM- und Sternentstehungseigenschaften auswirkt und fahre mit einer Analyse der Wolkenpopulation fort. Im zweiten Teil liegt der Fokus auf dem zentralen Balkenbereich eines Modells der Milchstrasse. Ich beschreibe die komplexen Gasströmungen in dieser extremen Umge- bung und analysiere die Eigenschaften des molekularen ISM und die daraus resultierende Sternentstehung. Diese Simulationen sind wertvolle Werkzeuge, um Beobachtungsdaten der Region zu interpretieren.