Schlüsselprozesse für die physikalisch-chemische Zusammensetzung und Temperatur von Exoplanetenatmosphären

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Ansgar Reiners; Dr. Miriam Rengel
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 362460241

Die Charakterisierung von exoplanetaren Atmosphären ist eine neue Herausforderung in der Erforschung von Exoplaneten, und ist als solche abhängig von Beobachtungen und Werkzeugen der Interpretation. Dieses Projekt verfolgt eine neue Strategie um eine Schlüsselfrage in der heutigen Exoplanetenforschung anzugehen: Welches sind die wesentlichen chemischen und physikalischen Prozesse und wie bestimmen sie die atmosphärische Zusammensetzung und Temperatur von Exoplaneten? Daher ist das Hauptziel der Untersuchung festzustellen, ob die Einbeziehung und Kombination von verschiedenen physikalischen und chemischen Mechanismen in die Vorhersage zu einem umfassenden und besseren Verständnis von exoplanetaren Atmosphären führen kann, wobei Beochantungen als Schlüssel zur Validierung dienen. Diese Fragen sind bisher nur wenig verstanden, weil die Beobachtungsdaten nicht ausreichend sind, und auch Quellen der Unsicherheit und die Zusammensetzungen weitgehend unerforscht sind. Schließlich sind die existierenden Modelle noch limitiert durch die physikalische und chemische Herangehensweise und den Mangel an genauen Vorhersagen. Das Projekt ist auf fünf verschiedene Ebenen des Verständnisses ausgerichtet: (1) Erweiterung bestehender Werkzeuge für planetare auf exoplanetare Atmosphären in Bezug auf wesentliche phsikalische und chemische Prozesse; (2) erneute Analyse von Archivdaten, sowie die Entdeckung von Atmosphären durch neue spektroskopische Beobachtungen mit bereits existierenden und in naher Zukunft zu installierenden Beobachtungsnstrumenten - einschließlich höherer Empfindlichkeit und gleichzeitig größerer spektraler Abdeckung, wie sie VLT/CRIRES+ bietet, unter Benutzung von Garantierter Beobachtungzeit - unter Anwendung von besserer Rauschunterdrückung, Tellurischer Korrekturenanalyse und Algorithmen zum Auffinden schwacher Signale in den Daten; (3) Vergleich zwischen Beobachtungen und Modellen, um herauszufinden welche physikalischen und chemischen Prozesse am wichtigsten sind; (4) Bestimmung der Zusammensetzung und der Temperaturprofile der wohlselektierten und -definierten Stichproben; (5) Erstellung einer umfassenden Bibliothek von Templates von ausgewählten theoretischen Spektren extrasolarer Planetenatmosphären. Das Projekt zeichnet sich durch hohe Multidisziplinarität aus, und basiert auf einer Kombination von astronomischen, physikalischen, chemischen und computeranwendungsspezifischen Werkzeugen und Algorithmen.

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