The Physik von stark bestrahlten Thermosphären extrasolarer Planeten

• Antragsteller: Professor Dr. Jürgen H.M.M. Schmitt
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 314569934

An der Hamburger Sternwarte wurde ein umfangreiches numerisches Simulationsprogramm names TPCI ("The PLUTO-CLOUDY Interface'') entwickelt, um strahlungshydrodynamische Probleme studieren zu können. TPCI stellt eine Schnittstelle zwischen PLUTO, einem Programm zur Lösung (magneto-)hydrodynamischer Problem, und CLOUDY, einem Programm zur Bestimmung des mikrophysikalischen Gleichgewichtszustands eines Gases bei einem gegebenen Strahlungsfeld. TPCI ist bestens geeignet, das Problem von Atmosphären extrasolar Planeten zu studieren, die von ihrem Zentralstern mit energetischer Strahlung bestrahlt werden. Ein Teil dieser energetischen Strahlung wird absorbiert, was zur Aufheizung und Expansion der ganzen Atmosphäre und schließlich zu einem hydrodynamischen Abströmen der ganzen Atmosphäre führen kann, ähnlich dem ursprünglich von Parker vorgeschlagenen Modell des Sonnenwindes. Das wesentliche, von TPCI bereitgestellte neue Feature besteht darin, dass die Netto-Heizung der bestrahlten Planetenatmosphäre selbst-konsistent mit Hilfe von CLOUDY berechnet wird, und nicht in einer ad-hoc Art und Weise bereitgestellt wird, wie dies bei anderen Simulationsprogrammen der Fall ist. Im Rahmen dieses Antrags wollen wir unsere bisherigen Arbeiten kapitalisieren und TPCI durch eine Behandlung der Effekte schwerer Elemente und Moleküle erweitern und TPCI benutzen, um eine Reihe verschiedener physikalischer Probleme im Bereich der Physik bestrahlter Thermosphären von extrasolaren Planeten behandeln. Insbesondere wollen wir die Absorptionssignale bei Transits extrasolarer Planeten in verschiedenen Spektrallinien wie z.B. Wasserstoff und Natrium berechnen und mit entsprechenden Beobachtungen vergleichen, wir wollen den Einfluss sog. "super-flares" auf die Atmosphären extrasolarer Planeten bestimmen und weiter den Übergang von hydrodynamischen Winden zu stabilen Thermosphären charakterisieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen