Transmissionsspektroskopie extrasolarer Planeten

• Antragsteller: Dr. Andreas Schweitzer, seit 7/2021
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 362051986

Wir schlagen die Charakterisierung der Atmosphären extrasolare Planeten mittels bodengebundener, hochaufgelöster Spektroskopie im optischen und infraroten Spektralbereich vor. Seit 1995 der ersten extrasolare Planet um einen Hauptreihenstern entdeckt wurden, haben sich unsere Beobachtungstechniken fortwährend verbessert, so dass heute sogar die Zusammensetzung und Struktur von Planetenatmosphären studiert werden kann. Eine Schlüsselmethode hierbei ist die Technik der Transmissionsspektroskopie.Transmissionsspektroskopie wird während des planetaren Transits durchgeführt, wenn der Planet über die stellare Scheibe läuft. Ein Teil des Sternlichts durchquert dann die Atmosphäre des Planeten und ermöglicht es uns, ihren spektralen Fingerabdruck mit hochaufgelöster Spektroskopie aufzuspüren. Modelle und Beobachtungen zeigen, dass sowohl der optische als auch infrarote Spektralbereich zahlreiche Signaturen der Planetenatmosphäre beinhaltet.Während des vorgeschlagene Programmes soll nach Signaturen der Planetenatmosphäre im Natriumdoublet, in der H alpha Linie und in den Moleküllinien im infraroten Bereich gesucht werden. Für diese Analysen haben wir bereits eine Anzahl geeigneter Zeitserien von hochaufgelösten Spektren der Transitsysteme HD 189733, WASP-69, und 55 Cnc aufgenommen. Dazu wurden die CARMENES und VLT-UVES Spektrographen sowie unser eigenes spektroskopisches TIGRE Teleskop verwendet.Neueste Ergebnisse belegen, dass sich mittels Transmissionsspektroskopie nicht nur die Existenz einzelner Elemente oder Moleküle in den Atmosphären von extrasolaren Planeten nachweisen lässt, sondern sogar Details wie das Temperatur-Druck-Profil und Systeme globaler Zirkulation studieren lassen. Diese Resultate sind äußerst viel versprechend, und es steht außer Frage, dass zukünftige Beobachtungen und Observatorien, wie das zur Zeit im Bau befindliche E-ELT, noch sensitivere Datensätze liefern werden. Für die Charakterisierung von Exoplaneten ist die Analyse der Atmosphären maßgeblich, und die selben Methoden werden schließlich dazu verwendet werden um die Habitabilität von erdähnlichen Planeten zu bestimmen. Der wissenschaftliche Inhalt des vorgeschlagenen Programmes ist vollständig mit den Richtlinien des SPP 1992 vereinbar. Im Rahmen dieses Programmes nutzen wir die heute bestehenden Möglichkeiten um Exoatmosphären zu studieren und bereiten uns auf eine Zukunft vor, die Vielzahl solcher Studiensehen wird.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1992: Exploration der Diversität extrasolarer Planeten
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Stefan Czesla, bis 6/2021