FOR 2634:  Übergangsscheiben: Zeugen der Planetenentstehung

• Fachliche Zuordnung: Physik
• Förderung: Förderung seit 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 325594231

Durch neue Beobachtungskampagnen wurde eine grosse Vielfalt von extrasolaren Planetensystemen gefunden, wodurch die Frage nach der Entstehung solcher Systeme und ob diese so wie unser Sonnensystem aufgebaut sind und Leben beherrbergen könnten, eine neue Aktualität gewinnt. Planeten werden geboren aus dem Staub und Gas der protoplanetaren Scheibe, welchen einen jungen Stern umgibt. Die Anfangsbedingungen der Planetenentstehung werde durch die physikalischen Prozess in diesen Scheibe und deren zeitlichen Entwicklung bestimmt. Interessanterweise ist die Zeitskala der Scheibenauflösung ähnlich zu derjenigen der Planetenentstehung. Scheiben an der Grenze zur Auflösung, sogenannte "Übergangsscheiben” (TDs), sind somit besonders wichtige Zeugen des Entstehungsprozesses von Planeten und sie können zur Analyse der entscheidenden Mechanismen in dieser Phase herangezogen werden. Beobachtungmässig werden TDs durch eine zentrale Lücke in der Staubverteilung identifiziert, aber sie bilden eine Klasse von Scheiben mit unterschiedlichen Eigenschaften. Verschiedene Prozesse können für die unterschiedlichen TD-Typen relevant sein, welche alle eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Planeten haben. Aufgrund der mangelnden räumlichen Auflösung bisheriger Teleskope konnten Beobachtungen bislang nur wenig klare Hinweise zur Scheibenentwicklung und Planetenentstehung liefern. Die Situation hat sich in den letzten Jahren dramatisch gewandelt durch neue Systeme wie ALMA und VLT-SPHERE, welche von der ESO in Chile betrieben werden. Hierdurch erhalten wir, vor allem in nahen Infrarot und mm-Wellenlängen aussergewöhnlich detaillierte Abbildungen solcher TDs. Dabei zeigt sich eine sehr komplexe Struktur mit Ringen, Spiralarmen und weiteren asymmetrischen Strukturen, welche eine Herausforderung bei der theoretischen Interpretation darstellen. Einige dieser Strukturen könnten durch massenreiche Planeten, welche die Scheibe gravitativ stören, hervorgefurfen werden.In unserer beantragten Forschergruppe planen wir eine Untersuchung verschiedener Aspekte von TDs um deren Entstehungsmechanismus besser zu verstehen. Nur die simultane Behandlung der Scheiben- und Planetenentwicklung wird es erlauben, die komplexe Frage nach der Entstehung von Planeten und mögliches Leben auf diesen zu beantworten. Dies verlangt eine koordinierte Zusammenarbeit von Wissenschaftlern aus unterschiedlichen Forschungsbereichen. Insbesondere planen wir in dieser Forschergruppe, Multi-Wellenlängen-Beobachtungen von TDs in unterschiedlichen Entwicklungsphasen und statistische Eigenschaften von Scheiben und Exoplaneten mit theoretischen Modellen zu kombinieren. Diese werden die Dynamik des Gases und des Staubs in Scheiben mit und ohne Planeten untersuchen, gekoppelt mit deren chemischen Entwicklung und Strahlungstransport, unter Berücksichtigung der Oberflächen und Winde solcher Übergangsscheiben.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Internationaler Bezug: Chile, China, Frankreich, Großbritannien, Italien, Niederlande, USA

Projekte

• Analyse neuartiger Beobachtungsdaten zur Entwicklung von Staub und Gas in protoplanetaren Scheiben (Antragsteller Testi, Leonardo )
• Der Urspung der komplexen nicht-axialsymmetrischen Strukturen in Typ 2 Übergangsscheiben (Antragsteller Dullemond, Cornelis Petrus )
• Koordinationsfonds (Antragstellerin Ercolano, Ph.D., Barbara )
• Populationsstudie von protoplanetaren Scheiben (Antragstellerin Miotello, Ph.D., Anna )
• Populationssynthese von protoplanetaren Scheiben (Antragsteller Birnstiel, Tilman )
• Strahlung-Hydrodynamische Modelle von durch Photoevaporation getriebenen Winden unter Beruecksichtigung der chemischen Zusammensetzung (Antragstellerin Ercolano, Ph.D., Barbara )
• Thermisch-gestützte magnetozentrifugale Ausflüsse - theoretische Vorhersagen und beobachtbare Signaturen (Antragstellerinnen / Antragsteller Ercolano, Ph.D., Barbara ;  Gressel, Oliver )
• Thermochemie in den Atmosphären und Winden von Protoplanetaren Scheiben (Antragstellerin Ercolano, Ph.D., Barbara )
• Untersuchung der inneren, Planeten bildenden Zonen von Scheiben mittels mittlerer Infrarotspektroskopie (Antragstellerin van Dishoeck, Ewine F. )
• Untersuchungen zu den Effekten der Roentgenstrahlung junger Sterne auf die Akkretionsprozesse und die Entwicklung der zirkumstellaren Scheiben (Antragsteller Preibisch, Thomas )
• Vom Winde verweht: Staub in Photoevaporationswinden (Antragstellerin Ercolano, Ph.D., Barbara )
• Von Übergangsscheiben bis zu Trümmerscheiben (Antragsteller Birnstiel, Tilman ;  Dullemond, Cornelis Petrus )
• Übergangsscheiben und Planetensysteme (Antragsteller Dullemond, Cornelis Petrus )

• Sprecherin: Professorin Dr. Barbara Ercolano, Ph.D.