Zugl.: Neubiberg, Universiẗat der Bundeswehr München, Diss., 2008. / Zsfassung in engl. Sprache.

Universiẗat, Diss., 2004--Würzburg.

Zugl.: Hannover, Universiẗat, Diss., 1987.

Universiẗat, Diss., 2002--Stuttgart.

Mergers between rich clusters of galaxies represent the most violent events in the Universe. The merger events initiate a complex chain of processes that leads to the dissipation of the collisional energy. This phase of violent relaxation is accompanied by turbulence and shock waves as well as non-thermal particle acceleration. This thesis aims at the interpretation of multi-wavelength observations of the merging cluster of galaxies Abell 3376 in the framework of a theoretical model of the involved effects. Observations with the Very Large Array radio interferometer were carried out and analyzed to clarify the morphology of the non-thermal particle distribution in Abell 3376, in particular about the shocked regions. The dissipation in the hot intra-cluster gas was studied using archival X-ray observations with ROSAT and XMM. Results were compared with constrained numerical simulations of the evolution of the merger process in the framework of cosmological structure formation. For this purpose, the ENZO-Code was employed for the computation of the gas dynamics and self-gravity of the colliding mass distribution. The non-thermal properties of the intra-cluster gas could be indirectly inferred from the local Mach number and the strength of the turbulence. / Die Verschmelzung reicher Galaxienhaufen ist das energiereichste Ereignis im Universum. Während des Verschmelzungsvorgangs wird eine komplexe Kette von Prozessen ausgelöst, durch die die Stoßenergie der Galaxienhaufen freigesetzt wird. In dieser Phase der heftigen Relaxation entwickeln sich Turbulenz und Stoßwellen sowie nicht-thermische Teilchenpopulationen. In der vorliegenden Dissertation wird der Versuch unternommen, Multiwellenlängenbeobachtungen des kollidierenden Galaxienhaufens Abell 3376 im Rahmen eines theoretischen Modells der involvierten Effekte zu interpretieren. Es wurden Beobachtungen mit dem Very Large Array Radiointerferometer durchgeführt und analysiert, um die Morphologie der nichtthermischen Teilchenverteilung in Abell 3376 insbesondere im Bereich der Stoßwellen aufzuklären. Die Dissipation im heißen Intracluster-Gas wurde anhand von archivierten Röntgenbeobachtungen von ROSAT und XMM untersucht. Die Ergebnisse wurden mit eingeschränkten numerischen Simulationen der Entwicklung des Verschmelzungsprozesses im Rahmen der kosmologischen Strukturbildung verglichen. Dabei wurde das ENZO-Programm verwendet, das die gasdynamischen Eigenschaften sowie die Eigengravitation der kollidierenden Massenverteilung berechnet. Aussagen über die nichtthermischen Eigenschaften des intracluster-Gases konnten aus der lokalen Machzahl sowie der Turbulenzstärke indirekt abgeleitet werden.

Interaktion und Vermischung kompositionell unterschiedlicher Silikatschmelzen treten im gesamten Spektrum magmatischer Aktivität auf. Dabei kann es sowohl zu Magma mingling-, als auch zu Magma mixing-Prozessen kommen. Magmatische Enklaven und Dispersionen sind dabei Zeugen der ehemaligen Interaktion und Vermischung der beteiligten Schmelzen. Diese Arbeit präsentiert ein neuartiges Modell zur Genese magmatischer Dispersionen, das auf hydrodynamischen Mischungsprozessen der beteiligten Schmelzen beruht. Es geht davon aus, dass es bei geeigneten, an der Grenzfläche zwischen zwei Schmelzen wirkenden Scherkräften zu mechanischen Mischungsprozessen unter Ausbildung von Dispersionen kommen kann. Die dafür relevanten Parameter umfassen die jeweiligen Viskositäten der Schmelzen, die zwischen ihnen herrschende Grenzflächenspannung, die anliegenden Scherraten bzw. Fließgeschwindigkeiten und die zur Verfügung stehende Zeitspanne. Die praktische Anwendbarkeit und die generelle Gültigkeit für georelevante Silikatschmelzen des Modells zur hydrodynamischen Genese magmatischer Dispersionen wurde experimentell durch Laborversuche und durch die Anwendung auf natürliche Fälle magmatischer Mischungsprozesse bestätigt. Somit steht auch ein tool im Sinne der Geospeedometrie zur Verfügung, mit dem die damaligen Temperaturen, Viskositäten und relativen Strömungsgeschwindigkeiten der beteiligten Magmen zum Zeitpunkt ihrer Vermischung berechnet und rekonstruiert werden können. Es liefert wichtige Daten zur Erfassung der kinematischen Eigenschaften von Silikatschmelzen und trägt so zur weiteren Aufklärung der komplexen magmatischen Systeme bei. / Interaction and comingling of contrasting silicate magmas is a frequent phenomenon occurring in the entire spectrum of magmatic activity. Thereby both magma mingling and mixing processes are to be found. Magmatic enclaves and dispersions appear as a witness for the former interaction and mingling of the involved melts. This work presents a new model for the genesis of magmatic dispersions, which is based on hydrodynamic mingling processes of the participating melts. It is due to the attempt that under suitable shear rates mechanical mingling processes at the interface of two melts can be initiated to form dispersions. The parameters relevant to this process include the viscosities, the interacting interfacial tension, the applied shear rates resp. flow velocities and the available time span. The practical applicability and the general validity for geo-relevant silicate melts of the proposed model was confirmed by experimental laboratory tests and by the application on natural cases of magmatic mingling processes. Thus a tool in the sense of geo-speedometry is available which allows calculation and reconstruction of the former temperatures, viscosities and relative flow velocities of the melts at the time of their conjunction. In doing so it provides important data on the kinematic features of silicate melts and provides insights into the complex magmatic systems.

Zugl.: Hamburg, Techn. University, Diss., 2007.

Frankfurt (Main), Univ., Diss., 2009

Zugleich: Diss. Nr. 15276 techn. sc. SFIT Zurich. / Literaturverz.

Thèse no 3171 sc. techn. EPF Lausanne, 2004. / Bibliogr.