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Projekt
Der Einfluss stellaren Weltraumwetters auf exoplanetare Habitabilität
Antragsteller
Privatdozent Konstantin Herbst, Ph.D.
Fachliche Zuordnung
Astrophysik und Astronomie
Förderung
Förderung seit 2025
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 551011073
Die Suche nach Leben außerhalb unseres Sonnensystems war und ist ein wesentlicher Beweggrund für die Entdeckung extrasolarer Planeten in anderen Sternsystemen. Mit neuen Missionen wie dem James Webb-Weltraumteleskop (JWST) und bevorstehenden Missionen wie dem Extremely Large Telescope (ELT) und dem Atmospheric Remote-sensing Infrarot Exoplanet Large-survey (ARIEL) stehen wir kurz davor erdähnliche Atmosphären zu detektieren und erstmals Biosignaturen wie Ozon und Methan und andere Moleküle im nichtthermischen Gleichgewicht – welche in direktem Zusammenhang mit Leben auf erdähnlichen Exoplaneten stehen – in anderen Atmosphären zu finden. In den letzten Jahren hat sich jedoch gezeigt, dass stellares Weltraumwetter – also der Einfluss von chromsphärischen Eruptionen, Sternwinden, koronalen Massenauswürfen und galaktischen/stellaren energiereichen Teilchen – womöglich einen großen Einfluss auf die Atmosphären von Exoplaneten hat. Dabei könnte nicht nur die atmosphärische Dynamik, das Klima und die atmosphärische Chemie (und damit auch die Biosignaturen) stark beeinflusst werden, sondern auch die induzierte atmosphärische Sekundärteilchenumgebung sowie die planetare Strahlungsbelastung. Die Frage ob ein Planet bewohnbar ist oder nicht ist demnach vielschichtig und nur schwer zu beantworten. Um diese spektralen Beobachtungen interpretieren zu können bedarf es eines interdisziplinären Ansatzes und Modellstudien welche verschiedene Prozesse - wie atmosphärischen Escape, atmosphärisches Ausgasen, Klima, Ion/Photochemie, sowie die Physik von Sekundärteilchenschauern und den Transport von stellaren und galaktischen Teilchen durch stellare Astrosphären (schützenden Plasmablasen um Sterne) und planetare Magnetfelder - berücksichtigen. Das Hauptziel dieses Projekts besteht darin, die Auswirkungen stellaren Weltraumwetters auf exoplanetare Magnetfelder, Atmosphären und deren Bewohnbarkeit weiter zu untersuchen. Um dies zu erreichen, wird die neu entwickelte Modellsuite INCREASE weiterentwickelt. Um selbstkonsistentes Modellieren zu ermöglichen werden dazu beispielsweise alle vereinfachten analytischen Näherungen durch numerische Lösungen ersetzt. Folgende wissenschaftliche Fragestellungen werden addressiert: Q1: Welche astrosphärischen Strukturen sind für kühle Sterne zu erwarten und wie gut stimmen die numerischen Ergebnisse mit Beobachtungen überein? Q2: Wie werden energiereiche Teilchen in turbulenten astrophysikalischen Strukturen transportiert und welche Flüsse werden in Sternsystemen erwartet? Q3: Welchen Einfluss hat das Weltraumwetter auf exoplanetare Magnetfelder und Atmosphären? Q4: Wie gut stimmen die modelierten Transmissionsspektren mit den Beobachtungen überein? Dafür werden Modellstudien für verschiedene astrosphärische (G, K, M Sterne), magnetosphärische (induziert, krustal, global) und atmosphärische (N2-O2, CO2, H2, H2O dominiert) Szenarien durchgeführt.
DFG-Verfahren
Sachbeihilfen
Internationaler Bezug
Indien, Südafrika
Mitverantwortliche
Professorin Katja Poppenhäger; Dr. Klaus Scherer
