Protoplanetare Scheiben in der Ära von JWST und ALMA

• Antragsteller: Dr. Dmitry Semenov
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 550639632

Eines der grundlegendsten wissenschaftlichen Themen ist das Verständnis der Entstehung unseres Sonnensystems und anderer exoplanetarer Systeme und ihrer Eigenschaften. Die physikalischen Bedingungen und chemischen Eigenschaften des Gases, des Eises und der Feststoffe in den protoplanetaren Scheiben, in denen sich diese Planetensysteme bilden, prägen deren Eigenschaften. Um weitere Fortschritte beim Verständnis dieser Planeten bildenden Scheiben zu erzielen, müssen modernste physikalisch-chemische Modelle mit realistischen Beschreibungen der Physik, der Chemie, der Staubentwicklung und des Transports sowie mit qualitativ hochwertigen Beobachtungen von Moleküllinien und Staubkontinuum kombiniert werden. Leistungsstarke Einrichtungen wie das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array und das James Webb Space Telescope liefern große Mengen an hochauflösenden und empfindlichen Daten. Gleichzeitig müssen die heutigen Scheibenmodelle in Bezug auf ihre Machbarkeit und Vorhersagekraft aufholen. Dieses kombinierte Theorie- und Beobachtungsprojekt zielt darauf ab, einige der wichtigsten offenen Fragen zur Physik, Chemie und den Bedingungen für die Planetenbildung in protoplanetaren Scheiben zu klären: - Wie werden die C-, H-, O-, N- und S-Elemente in gasförmigen Molekülen und Eismolekülen in planetenbildenden Scheiben aufgeteilt? - Wie beeinflussen Gas- und Staubsubstrukturen die Scheibenchemie? - Wie verbinden Gasdynamik, Staubentwicklung und Kieselsteintransport die inneren und äußeren Scheibenregionen? Wie stark können diese Prozesse den chemischen und flüchtigen Inhalt der Planetenbildungszonen beeinflussen? Insbesondere möchte ich die Verteilung und Entwicklung der wichtigsten C-, O-, N- und S-haltigen flüchtigen Stoffe sowie die Effizienz der Isotopenfraktionierung und Ionisation in verschiedenen Scheiben um junge Sterne am Rande der Planetenbildung untersuchen. Ich werde die hochwertigen JWST-Infrarot- und Spektralliniendaten von ALMA und NOEMA verwenden und sie mit fortschrittlichen physikalisch-chemischen Scheibenmodellen konfrontieren. Ich werde ein neues Scheibenmodell mit Gas-Eis-Chemie, D-, C- und O-Fraktionierung, Staubentwicklung und Transport entwickeln. Mit Hilfe dieses Modells werde ich die Scheibenionisation, die Häufigkeit von CHNOS-Flüchtlingen, die Abhängigkeit der Scheibenzusammensetzung von Scheiben- und Sternparametern, die Auswirkungen von Substrukturen auf die Scheibenchemie und die Verbindung zwischen den inneren, planetenbildenden und äußeren, chemisch reinen Scheibenregionen untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Cornelis Petrus Dullemond