Genauere Bestimmung von inneren Aufbaus der Exoplaneten durch Messung der Loveschen Zahlen k2, h2

• Antragsteller: Szilárd Csizmadia, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie ; Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 280637173

Die physikalische Charakterisierung extrasolarer Planeten ist eines der wichtigsten Forschungsziele um mehr über die Möglichen Populationen von Planeten und ihre Bildungsprozesse zu erfahren. Durch die Messung von Radius und Masse erhält man einen wichtigen Planetenparameter, seine mittlere Dichte. Jedoch liefern Masse, Radius und mittlere Dichte keine eindeutige Aussage über die innere Struktur des Planeten, z. B. das radiale Dichteprofile oder die Aussagen der Zusammensetzung. Es ist daher von großem wissenschaftlichen Interesse, weitere Randbedingungen für die Komposition und innere Struktur der Planeten durch Beobachtungen zu gewinnen.Eine solche weiterführende Beobachtung ist die Messung der Loveschen Zahlen h2 und k2 eines Exoplaneten, da diese vom inneren Dichteprofil abhängen. Damit grenzt man die Möglichkeiten ein, wie das Innere der Exoplanten aufgebaut ist. h2 kann aus Transitlichtkurven (TLC) ermittelt werden, k2 durch Radialgeschwindigkeitsmessungen (RV) und/oder Transitzeitvariation (TTV). Bisher wurde noch nie versucht, alle drei Techniken - TLC, RV und TTV - kombiniert auf einen Exoplanten anzuwenden und damit die Loveschen Zahlen zu bestimmen. Um das zu erreichen, wollen wir ein selbstkonsistentes und koherentes Werkzeug entwickeln, das aus Beobachtungen die Loveschen Zahlen h2/k2 ermittelt. Wir wollen die Fehlerquellen dieser Messungen verstehen und Möglichkeiten zur Verbesserung der Genauigkeit aufzeigen. Mit einem solchen Ansatz nutzt man alle verfügbaren Informationen, erhöht die Genauigkeit und verbessert die Empfindlichkeit bei der Bestimmung der Lovezahlen.Wir werden vorhanden RV-, TTV- und TLC-Messungen nutzen, die in Archiven bereits heute, oder in naher Zukunft, zur Verfügung stehen. Das sind Beobachtungen mit verschiedenen Spektrographen (HARPS, CORALIE, FIES, etc.) und photometrische TLC- und TTV-Messungen (Kepler, TESS, das zukünftige JWST). Wir waren darüber hinaus bereits erfolgreich Teleskopzeit auf HARPS für dieses Projekt zu bekommen, und planen weitere Teleskopzeit zu beantragen. Damit werde die Archivdaten um neue RV-Messungen erweitert.Die Ergebnisse der Messungen bilden die Grundlage für eine enge Zusammenarbeit mit anderen Mitgliedern der Forschergruppe, um die Bandbreite möglicher Modelle für sorgfältig ausgewählte Exoplaneten zu untersuchen. In einigen Fällen können Informationen über die Energiedissipation und die Orbitalevolution des Planeten abgeleitet werden. Das erwartete Hauptergebnis dieses Teilprojekts SP6 ist eine Abschätzung der Loveschen Zahlen k2 ausgewählter Exoplaneten mit kombinierten Techniken (TLC, RV und TTV). Diese Messungen werden in enger Zusammenarbeit mit den Teilprojekten SP4 und SP5 hinsichtlich der inneren Planetenparameter sorgfältig interpretiert. Dieses Teilprojekt SP6 wird wertvolle Beiträge zum Verständnis des inneren Aufbaus von ausgewählten Exoplaneten leisten: die genauen, bisher nicht so often gemessenen Lovezahlen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2440: Materie im Inneren von Planeten - Hochdruck-, Planeten- und Plasmaphysik
• Mitverantwortliche: Professorin Dr. Heike Rauer; Dr. Frank Sohl