Diversität extrasolarer Planetensysteme: die Ursachen der Verteilung der Orbitradien von Gasriesen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Barbara Ercolano, Ph.D.; Professor Dr. Thomas Preibisch
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 362051796

Die Bahnposition von Gasriesen spielt für die frühe Entwicklung von Planetensystemen und daher vermutlich auch für die Habitabilität von terrestrischen Planeten eine wichtige Rolle, da die migrierenden Gasriesen in protoplanetaren Scheiben den Materiefluss in die inneren Scheibenbereiche regulieren. Dadurch kann z.B. die Entstehung von terrestrischen Planeten erschwert oder sogar verhindert werden. Auch der Einstrom von volatilen Materialien in die inneren Bereiche der Planetensysteme und damit auf die terrestrischen Planeten kann von Gasriesen deutlich beeinflusst werden, was starke Auswirkungen auf die Habitabilität der entstehenden terrestrischen Planeten hat.In der ersten Förderperiode des SPP1992 haben wir den Zusammenhang zwischen den Röntgen-Eigenschaften von Sternen und der Orbit-Verteilung ihrer Riesenplaneten untersucht, um herauszufinden, welchen Einfluss die Photoevaporation der Scheibe durch die Röntgenstrahlung des jungen Sterns auf die endgültige Architektur von Planetensystemen haben könnte. Der von uns zusammengestellte Katalog von Beobachtungsdaten zeigt in der Verteilung der Orbitradien gegen die Röntgenleuchtkräfte eine auffällige "Lücke", die im Prinzip durch die Hypothese erklärbar ist, dass die röntgen-getriebene Photoevaporation der Gasscheibe die Migration von Gasriesen bei einem bestimmten Orbitradius stoppt. Die momentan verfügbaren Beobachtungsdaten reichen jedoch noch nicht aus, um die Existenz dieser "Lücke" statistisch signifikant nachzuweisen und ihren Ort im Parameterraum genau zu lokalisieren. Die numerische Modellierung der entsprechenden Prozesse (Scheiben-Dispersion durch Photoevaporation sowie Migration von Planeten) lieferte zwar interessante Ansatzpunkte zur Erklärung der beobachteten Verteilung. Unsere Ergebnisse zeigten aber auch, dass die theoretischen Modelle noch weiter entwickelt und verbessert werden müssen, bevor daraus klare Schlussfolgerungen gezogen werden können.Im beantragten Projekt wollen wir daher die numerische Simulation der Planeten-Migrationsprozesse verbessern, um künftig genauere Vorhersagen über die Architektur von Planetensystemen machen zu können. Hierzu wollen wir insbesondere durch die Verwendung von aktuellen Populations-Synthese Codes zu einer besseren und verlässlicheren Vorhersage der Verteilung im Parameterraum kommen. Auch die Beobachtungsdaten sollen wesentlich erweitert werden, insbesondere durch die Einbeziehung von neuen Daten, die momentan von den Missionen TESS und eROSITA geliefert werden. Diese Kombination von verbesserten numerischen Simulationen und deutlich erweiterten Beobachtungsdaten sollte es schließlich ermöglichen, die Frage nach dem Einfluss der röntgen-getriebenen Photoevaporation von protoplanetaren Scheiben auf die finale Konfiguration der darin entstehenden Planetensysteme wesentlich fundierter zu beantworten, als dies bisher möglich ist.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1992: Exploration der Diversität extrasolarer Planeten
• Internationaler Bezug: Schweiz, USA
• Mitverantwortlich(e): Professorin Katja Poppenhäger
• Kooperationspartner: Dr. Yann Alibert; Dr. Jeremy Drake; Professor Dr. Christoph Mordasini