Charakterisierung junger akkretierender Planeten II: Konsistente Staubentwicklung und Chemie

• Antragsteller: Professor Dr. Tilman Birnstiel; Professor Dr. H. Hubertus Klahr; Professor Dr. Sebastian Wolf
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 361140270

Ziel dieses Projektes ist es, Exo-Planeten bereits in ihrer Geburtsscheibe zu erkennen und nach Möglichkeit vermessen zu können. Dazu studieren wir im Detail, wie Planeten Gas aus der Scheibe akkretieren und mit der dabei freigesetzten Strahlung die umgebende Scheibe aufheizen.In der ersten Förderphase gelang es uns, unsere Strahlungshydrosimulationen mit PLUTO zu akkretierenden Planeten in Gasscheiben um junge Sterne zu verbessern, dass wir am Anfang der 2. Förderphase hochaufgelöste adaptive mesh refinement (AMR) Simulationen zur Verfügung haben und dabei den Strahlungstransport mit Flux-Limited Diffusion (FLD) und der erweiterten M1 Methode rechnen können.Die so erhaltenen Temperatur- und Dichteverteilungen, sowie die Heizterme aus der Hydrodynamik (z.B. Viskosität und Akkretionsleuchtkraft) füttern wir in einen Monte Carlo Strahlungstransport und errechnen so Intensitätskarten bei verschiedenen Wellenlängen. Daraus kann man dann künstliche Beobachtungen erzeugen, die wir mit den echten Daten vergleichen können, um zu Beobachtungen die passenden physikalischen Eigenschaften eines Planeten zu erhalten.In der zweiten Förderphase werden wir unsere Simulationen um Staubentwicklung und Chemie erweitern. Einerseits macht dies die Strahlungshydrosimulationen konsistenter, da wir so eine geschlossene Zustandsgleichung für das teilweise dissoziierte und ionisierte Gas erhalten und mit den konsistenten Staub und Gas-Opazitäten die Rückkopplung der Wachstumsprozesse von Planeten auf die Scheiben mitnehmen können.Andererseits erweitern wir so auch den Katalog an möglichen Anzeichen für akkretierende Planeten, wie z.B. die Hülle ionisierten Gases um einen akkretierenden Planeten, den Einfluss der Planetenheizung auf die kalte Staub- und Eis-Chemie, sowie das Wachstum und die Zerstörung des Staubes selbst in räumlich und spektral aufgelösten Beobachtungen von Scheiben, die Planeten beherbergen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1992: Exploration der Diversität extrasolarer Planeten