Spectroscopic study of the outer atmosphere of the exoplanet HD 189733 b

• Applicant: Dr. Stefan Czesla
• Subject Area: Astrophysics and Astronomy
• Term: from 2013 to 2019
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 243354337

• Final Report Year: 2019

Final Report Abstract

Im Rahmen des Projektes wurde eine ausführliche Analyse einer Transitzeitserie von hochaufgelösten Spektren des Planetensystems HD 189733 vorgenommen. Zunächst wurden die Daten sorgfältig reduziert und in eine wissenschaftlich verwertbare Form gebracht. Die so erhaltenen Spektren wurden dann durch eine tellurische Korrektur und Flusskalibration weiter aufgewertet. Auf dieser Grundlage wurde eine eingehende Analyse der Mitte-Rand-Variation der stellaren Fraunhoferlinien des Kalziums und Natriums vorgenommen. Im Ergebnis zeigte sich, dass dieser (rein stellare) Effekt durch Modelle gut beschrieben werden kann und dass er bei der genauen Analyse planetarer Signale in keinem Fall vernachlässigt werden sollte. Gleiches trifft in etwas anderer Weise auf die durch Aktivität verursachten Signale zu, wobei hier das Vorgehen aufgrund der stochastischen Natur des Effektes nicht leicht aus Modellen abgeleitet werden kann. Die untersuchte spektrale Zeitserie weist einen klaren Flare auf, der im Rahmen des Projektes eingehend untersucht wurde. Das angeleitete Energiebudget des Flares ist sowohl im Rahmen weiterer theoretischer Modellierung solcher Ereignisse interessant und gibt Aufschluss über die Bestrahlung der Planetenatmosphäre durch kurzwelliges Licht. Aufgrund der außergewöhnlich hohen zeitlichen Kadenz der Spektren und der Dauer der Zeitreihe konnte auch das Verhalten der Kerne von wichtigen Spektrallinien über praktisch den gesamten Flare hinweg studiert werden, was Anhaltspunkte für eine Behandlung von durch Aktivität verursachten Variationen in der Spektralanalyse liefert. Diese Erkenntnisse trugen schließlich zur Detektion eines planetaren Absorptionssignals in den Natriumslinien bei. Aus der Projektarbeit ergab sich ein nachhaltiger Erkenntnisgewinn für zukünftige Studien.

Publications

• 2015. The center-to-limb variation across the Fraunhofer lines of HD 189733. Sampling the stellar spectrum using a transiting planet, A&A 582, A51
  Czesla et al.
  
• 2017. Exoplanetary atmospheric sodium revealed by orbital motion. Narrow-band transmission spectroscopy of HD 189733b with UVES, A&A 598, A131
  Khalafinejad et al.
  
• 2017. Time-resolved UVES observations of a stellar flare on the planet host HD 189733 during primary transit, A&A 607, A66
  Klocova et al.