Strahlungstransport in dichten Wasserstoffplasmen bei Bedingungen wie im Inneren von Roten Zwergen

• Antragsteller: Professor Dr. Dominik Kraus
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie ; Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 495324226

Rote Zwerge sind die häufigsten Sterne in unserer Galaxie und viele von ihnen werden von Exoplaneten umkreist. Durch Konvektion im Inneren der Roten Zwerge entstehen starke Magnetfelder, die Strahlungs- und Plasmaausbrüche verursachen und damit mögliches Leben an der Oberfläche der Exoplaneten bedrohen. Weiterhin können die Roten Zwergsterne aufgrund der Konvektion, und der damit einhergehenden ständigen Versorgung des Kerns mit neuem Brennstoff, sehr alt werden. Inwieweit Konvektion im Inneren von Sternen auftritt, hängt davon ab, wie effizient der Energietransport durch Strahlung in Folge von Absorption behindert wird. Im Unterschied zu unserer Sonne wird der Strahlungstransport im Inneren der Roten Zwerge durch inverse Bremsstrahlung dominiert (frei-frei-Opazität). Die adäquate physikalische Beschreibung dieses Prozesses ist aufgrund der extremen Dichte und vergleichsweise moderaten Temperatur des Plasmazustandes extrem komplex. Aus diesem Grund zeigen aktuelle Modelle starke Abweichungen in ihren Vorhersagen. Im Rahmen dieses Projekts soll zum ersten Mal experimentell der Absorptionskoeffizient durch inverse Bremsstrahlung im Labor bei Bedingungen gemessen werden, die dem tiefen Inneren von Roten Zwergen entsprechen. Diese aufwändigen Experimente werden aktuelle Theorien der inversen Bremsstrahlung in dichten Plasmen testen und somit einschränken können, unterhalb welcher Masse Rote Zwerge in ihrem Inneren komplett konvektiv werden. Die experimentellen Ergebnisse werden somit auch dabei helfen, das Verhalten von Roten Zwergen an ihren Oberflächen besser zu verstehen. Letzteres ist entscheidend, ob Exoplaneten in solchen Systemen ggfs. lebensfreundliche Bedingungen aufweisen können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich, USA
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Mandy Bethkenhagen; Dr. Tilo Döppner