Bestimmung des inneren Aufbaus von Exoplaneten durch Messung der Love number k_2

• Antragstellerin: Professorin Dr. Heike Rauer
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie ; Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 280637173

Im Rahmen dieses Projektes wird zunächst ein Software Packet zum Modellieren von Lichtkurven entwickelt, welches die durch Gezeiten und Rotation wirkenden Kräfte berücksichtigt. Die Software baut auf bereits existierendem Code auf. Dieser basiert auf dem Roche-Model (eine masselose, aber emittierende und reflektierende, von Gezeiten und Rotation verformte Hülle, und einem Massepunkt im Zentrum des Himmelskörpers, welcher die gesamte Masse in sich vereint. Ein solches Modell ist gut geeignet, um Hauptreihensterne zu beschreiben). Dieses Modell wird angepasst, um auch Exoplaneten beschreiben zu können. Hierzu wird es erweitert um auch nicht homogene interne Massenverteilung beschreiben zu können. Außerdem soll auch der Strahlungsdruck, verursacht durch den Mutterstern, mit berücksichtigt werden. Dies ist vor allem für heisse Gas-, Mini-Gas-, und Gesteins-Planeten auf engen Umlaufbahnen wichtig, die eine ausgedehnte, dichte Atmosphäre haben.Der Mikrolinseneffekt steuert auch zu den beobachteten Veränderungen in den Lichtkurven bei. Daher planen wir auch diesen Effekt zu berücksichtigen. Die Randverdunkelung wird durch einen unabhängig von Sternenmodellen anpassbaren Parameter beschrieben. Es wird allerdings die Möglichkeit geben diesen Parameter nach frei zugänglichen Sternenmodellen fest vorzugeben. Der Code soll auch erweitert werden, um besser mit stellaren Helligkeitsschwankungen umgehen zu können. Hierzu entwickeln wir ein Modell, um rotes Rauschen zu beschreiben (Autoregressiv und/oder Gauss-Prozess). Hiermit werden wir in der Lage sein, das Verhältnis von polaren - zu äquatorialem Radius von transitierenden Exoplaneten zu bestimmen.Die gemessene polare Abplattung wird herangezogen, um auf die innere Struktur des Planeten zu schließen. Hierfür ist es nötig die Rotationsperiode des Exoplaneten zu bestimmen. Eine erste grobe Abschätzung geht davon aus, dass sich Exoplaneten auf engen Orbits in gebundener Rotation befinden. Ein etwas differenzierterer Ansatz kann auf Verformungen basieren. Während die Zentrifugalkraft achsensymmetrisch ist, zeigen Gezeitenkräfte eine charakteristische Ausrichtung. Daher kann unser Model diese Effekte voneinander trennen und daraus die planetare Rotationsperiode abschätzen.Das Endprodukt des Unterprojektes SP6 ist eine Abschätzung der polaren Abflachung von einigen Exoplaneten und der Rotationsperiode, sowie des Gravitation-Quadrupolmomentes J_2 und der Loveschen Zahl k_{2,f}. Diese Zahlen können dann mit theoretischen Vorhersagen verglichen werden und unser Wissen über das innere von Exoplaneten weiter verfeinern.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2440: Materie im Inneren von Planeten - Hochdruck-, Planeten- und Plasmaphysik
• Kooperationspartner: Szilárd Csizmadia, Ph.D.