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Am 9. Mai 2023 ist das Ausstellungsschiff MS Wissenschaft wieder zu seiner Reise quer durch Deutschland aufgebrochen. Im Fokus dieses Jahr: das Universum. Mit dabei ist auch ein Exponat von Bochumer Astrophysikerinnen und -physikern rund um Prof. Dr. Julia Tjus. Es erklärt, wie bestimmte Verwirbelungsstrukturen entstehen, die man von Wolken oder von der Oberfläche des Jupiters kennt – die aber auch an anderen Stellen im Kosmos eine Rolle spielen. Die sogenannten Kelvin-Helmholtz-Instabilitäten entstehen, wenn zwei Flüssigkeiten oder Gase mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten aneinander vorbeiströmen.

Um die Verwirbelungen mit einem Exponat sichtbar zu machen, wurde im Sonderforschungsbereich 1491 „Cosmic interacting matters“ (SFB 1491) ein Prototyp entwickelt. Er hat die Organisatoren der MS Wissenschaft direkt überzeugt. Den Bau des Exponats übernahm Marcel Schroller, Doktorand im SFB. Dabei handelt es sich um eine eigentlich einfache Konstruktion – eine kippbare Glasröhre gefüllt mit Öl und Wasser. Dass die Wahl für den Bau des Exponats ausgerechnet auf Schroller fiel, war kein Zufall: „Vor meiner Promotion habe ich eine Ausbildung zum Industriemechaniker gemacht“, erzählt er. Obwohl es ihm nicht an handwerklichem Knowhow mangelte, war die Umsetzung trotzdem nicht so leicht gemacht. Denn die Bauphase begann zwar erst nach der Coronapandemie, aber es kam immer noch zu Lieferengpässen bei gewissen Materialien. Beispielsweise bei der Plexiglasröhre, in die er das Wasser-Öl-Gemisch einfüllen wollte.

Ein Test mit Putzfolgen

„Die Glasbläserei der Chemie-Fakultät hat mir ausgeholfen und mir kurzfristig eine Glasröhre zur Verfügung gestellt“, sagt Schroller. So konnte er sein Exponat schon einmal ohne die finalen Komponenten testen – was allerdings nicht ohne Folgen blieb. „Die Glasröhre ist zerbrochen und ich hatte plötzlich vier Liter Öl in meinem Büro“, erinnert er sich. „Ich hatte meine liebe Mühe, das wieder wegzubekommen.“

Mit dieser kippbaren Glasröhre mit einem Wasser-Öl-Gemisch können die typischen Verwirbelungen der Kelvin-Helmholtz-Instabilitäten erzeugt werden.

© RUB, Marquard

Letztendlich hat sich der Aufwand aber gelohnt. Das Exponat ist fertig und wird nun mehrere Monate lang Besucherinnen und Besuchern der MS Wissenschaft Einblicke in ein Phänomen geben, dessen Verständnis für die Forschenden im Sonderforschungsbereich 1491 entscheidend ist. In dem Forschungsverbund suchen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um Sprecherin Julia Tjus nach den Quellen der kosmischen Strahlung. Diese ist zwar überall im Universum zu finden und prasselt auch unaufhörlich auf die Erde ein. Aber wo sie herkommt, ist unbekannt. Die Astrophysikerinnen und -physiker messen die auf der Erde ankommende kosmische Strahlung und versuchen, auf ihre Quelle zurückzuschließen. Plasmainstabilitäten, wie die von Kelvin und Helmholtz erstmals formulierten, sind wichtig zu berücksichtigen, um Fragen über die Herkunft kosmischer Strahlung zu beantworten.