Photometrie und Transmissionsspektroskopie extra-solarer Planeten: Der Einfluss der Mitte-Rand-Verdunkelung

• Antragsteller: Professor Dr. Jürgen H.M.M. Schmitt
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 402218555

Die Mitte-Randverdunkelung, d.h. die Helligkeitsänderung der sichtbaren Sternscheibe in radialer Richtung, ist einer der wichtigen physikalischen Parameter bei Untersuchungen von Stern- und Planetensystemen. Unglücklicherweise ist eine direkte Messung der Mitte-Randverdunkelung nur bei der Sonne möglich, weshalb die Mitte-Randverdunkelung für räumlich unaufgelöste Sterne normalerweise mit Hilfe von Atmosphärenmodellen bestimmt wird. Aufgrund der Entdeckung vieler neuer Planeten um sonnenähnliche Sterne - insbesondere durch die Transitmethode - hat das Studium der Mitte-Randverdunkelung eine Art Renaissance erlebt. Dies ist hauptsächlich der Tatsache geschuldet, dass bei der Transitmodellierung die Mitte-Randverdunkelung starke Korrelationen mit fast allen anderen Transitparametern aufweist und somit die meisten Beobachter sie als einen "nuisance parameter'' ansehen. Allerdings ist es umgekehrt auch möglich die Mitte-Randverdunkelung während eines Transits eines extrasolaren Planeten direkt zu messen,vorausgesetzt das Signal-zu-Rausch-Verhältnis ist hinreichend groß. Darüberhinaus spielt die Mitte-Randverdunkelung auch bei der Transmissionsspektroskopie eine sehr wichtige Rolle, da die Mitte-Randverdunkelung direkten Einfluss auf Studien zur Struktur und chemischen Zusammensetzung der Atmosphären von Exoplaneten hat.Es ist daher an der Zeit, die stellare Mitte-Randverdunkelung im Rahmen dieser Frage-stellungen detailliert zu untersuchen. Der Fokus des hier vorgeschlagenen Projekts soll auf dem Einfluss der Randverdunkelung auf die Erforschung extrasolarer Planeten mithilfe der Transitmethode liegen. Dafür planen wir Simulationen von Transitlichtkurven so realistisch wie möglich durchzuführen, indem wir modernste stellare Modellatmosphären verwenden und neue Analysemethoden entwickeln, die es erlauben werden, die aus dem Transit abzuleitenden Parameter so unabhängig wie möglich von der Mitte-Randverdunkelung zu bestimmen. Die im Rahmen des Projekts entwickelten Analyse-Methoden sollen auf vorhandene Archivdaten des HST angewendet werden und ebenfalls genutzt werden, um das Potenzial von JWST für Studien extrasolaren Planetentransits zu untersuchen. Eine weitere zentrale Aufgabenstellung des vorgeschlagenen Projekts ist die Untersuchung von differentieller Mitte-Randverdunkelung, deren Kenntnisse unbedingt erforderlich ist, um für hochauf-gelöste Transmissionsspektroskopie planetare und stellare Spektralsignaturen voneinander unterscheiden zu können. Des Weiteren wollen wir in dem vorgeschlagenen Forschungsprojekt den durch schnelle Rotation hervorgerufenen Einfluss der Abplattung der Zentralsterne und ihrer Planeten auf die Signaturen in Transitlichtkurven untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen