Mikrophysikalische Wolkenmodelle für Exoplaneten

• Applicant: Dr. Andras Zsom
• Subject Area: Astrophysics and Astronomy
• Term: from 2012 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 226664855

Bis zum heutigen Tage sind über 700 Exoplaneten und mehr als 1000 weitere Kandidaten allein durch die Kepler-Mission nachgewiesen. Mittlerweile können wir auch Spektren einiger Exoplaneten beobachten, die Rückschlüsse auf deren Atmosphären zulassen. Während Qualität und Menge der Beobachtungen stetig zunehmen, stagniert die Entwicklung theoretischer Atmosphärenmodelle. Dies liegt vor allem an der Unsicherheit in der Wolkenmodellierung. Wir werden daher neue Modelle der Wolkenmikrophysik für zwei wichtige Exoplanetenklassen entwickeln: Heiße Jupiter und erdähnliche Planeten innerhalb der habitablen Zone (HZ).Bisherige Wolkenmodelle für Heiße Jupiter berücksichtigen zwar Nukleationsprozesse, die Mischung von Dämpfen und Teilchen sowie Kondensation und vertikale Sedimentation von Teilchen, jedoch keine Koagulation ebendieser. Mit Zeitskalenabschätzungen zeigen wir, dass Koagulationsprozesse einen signifikanten Einfluss auf die Teilchengröße haben, der nicht vernachlässigt werden darf. Wir werden ein Monte Carlo-basiertes Modell entwickeln, das alle oben genannten physikalischen Effekte berücksichtigt. Damit werden wir spektrale Beobachtungen von Heißen Jupitern besser interpretieren können.Wolkenmodelle für erdähnliche Exoplaneten innerhalb der HZ sind weniger fortgeschritten. Selbst moderne Ansätze benutzen ausschließlich Parameter unserer Erdatmosphäre. Sie eignen sich demnach nur für Exoplaneten, die der Erde exakt gleichen. Wolkeneigenschaften sind aber abhängig von der atmosphärischen Zusammensetzung sowie der stellaren und orbitalen Parameter. Wir haben ein neues mikrophysikalisches Modell für Wasserwolken entwickelt, das den globalen Energiehaushalt der Erde konsistent reproduziert. Im nächsten Schritt werden wir CO2-Wolken, den Carbonat-Silicat-Zyklus und die Eis-Albedo-Rückkopplung berücksichtigen. Das erlaubt uns, die HZ genauer einzugrenzen und damit die Zahl potentiell habitabler Planeten in unserer unmittelbaren galaktischen Nachbarschaft abzuschätzen.

• DFG Programme: Research Fellowships
• International Connection: USA
• Host: Professorin Dr. Sara Seager