NaCo Suche nach Planeten um junge Sterne durch direkte Abbildung (NaCo-ISPY)

• Antragsteller: Dr. André Müller; Professor Dr. Andreas Quirrenbach
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 362583816

Wir führen derzeit einen coronagraphischen Survey (NaCo-ISPY) junger Sterne durch, für den wir 120 Nächte garantierter Beobachtungszeit mit dem ESO VLT zur Verfügung haben. Das Hauptziel von ISPY ist es, die Entstehung und Evolution von Riesenplaneten in großem Abstand (> 5-10 AE) von ihren Muttersternen zu verstehen. Unser Survey beobachtet etwa 200 Sterne: junge (<10 Ma) Sterne mit protoplanetaren Scheiben und ältere (bis zu einigen 100 Ma) Sterne mit sekundären Staubscheiben. ISPY ist komplementär zu anderen Surveys, indem es das L-Band und den AGPM-Coronagraphen nutzt. Dadurch erhalten wir den kleinstmöglichen inneren Arbeitswinkel und optimale Empfindlichkeit für sehr junge Planeten, die noch in ihrer Geburtsscheibe eingebettet sind, und für ältere, kühlere Planeten in Systemen mit Staubscheiben.Das Hauptziel des gegenwärtigen Antrags ist es, das volle Potential von ISPY auszuschöpfen, indem die beiden herausforderndsten Aspekte von coronographischen Surveys bearbeitet werden: die Optimierung der Datenreduktions-Pipeline für bestmöglichen Kontrast und die Verbindung der Beobachtungsresultate mit den zugrundeliegenden astrophysikalischen Fragestellungen.Aufbauend auf unsere derzeitigen Prozeduren werden wir eine robuste, zuverlässige und vielseitige Datenreduktions-Pipeline schreiben, die Unzulänglichkeiten der Daten korrekt berücksichtigt und eine Suite von ausgefeilten Algorithmen implementiert. An der Detektionsschwelle gegenüber dem Speckle-Rauschen hängen zuverlässige Planetenentdeckungen von der gegenseitigen Validierung zwischen unabhängigen Methoden ab. Ziel dieses Arbeitspakets ist daher die gleichmäßige und umfassende Reduktion aller Daten von ISPY zur Erzielung der bestmöglichen Detektionslimits.Wir werden End-zu-End-Simulationen des ISPY-Surveys mit einer Bayes-Methodologie durchführen, die die Detektionen und Detektionslimits mit den zugrundeliegenden astrophysikalischen Gegebenheiten verbindet, z.B. mit der Massefunktion der Planeten in Abhängigkeit von der großen Halbachse der Umlaufbahn und dem Alter des Muttersterns. Da die Umrechnung der beobachteten Anzahl und Helligkeit der Planeten in die zugrundeliegende Massenfunktion stark modellabhängig ist, wird unser Simulations-Paket (ISPY-Sim genannt) Familien von Modellen enthalten, die einen weiten Bereich von Annahmen über die Anfangsbedingungen der Planetenentstehung, der anschließenden dynamischen und physikalischen Entwicklung und der Eigenschaften der Atmosphäre einschließen. So können wir nach Korrelationen zwischen diesen Annahmen suchen, ihre Tragfähigkeit untersuchen und die Unsicherheiten quantifizieren.Wir werden also einen Katalog optimal reduzierter coronagraphischer Beobachtungen von Sternen mit Scheiben erstellen und in einem systematischen Prozeß aus ihnen astrophysikalische Schlüsse ziehen. Damit werden wir einen bedeutenden Beitrag zur Beantwortung der offenen Fragen zu Anzahl, Entstehungsprozeß und Entwicklung von Riesenplaneten in weiten Orbits leisten.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1992: Exploration der Diversität extrasolarer Planeten
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Ralf Launhardt; Privatdozentin Dr. Sabine Reffert