Entstehung und Entwicklung von Planeten um massearme Sterne

Mit den heutigen und kommenden Weltraummissionen Europas und der Welt hat die Anzahl und Qualität der Beobachtungen von Exoplaneten ein beispielloses Niveau erreicht. Sie enthüllen eine große Vielfalt an Planeten in deren Größen, Zusammensetzungen und Umlaufbahnen. Einige ähneln den Planeten des Sonnensystems, aber die Mehrkeit ist völlig anders (z.b. Planeten mit Massen zwischen Erde und Neptun, die ihre Sterne näher umkreisen als Merkur). Dieser Beobachtungserfolg ruft nach eine Weiterentwicklung grundlegender Theorien. Die Vielfalt der Exoplaneten ist auf eine Kombination aus Planetenentstehungsprozessen (innerhalb der Scheiben aus Gas und Staub, die junge Sterne umgeben) und Milliarden von Jahren anschließender Evolution zurückzuführen. Während der ersten Phase gewinnen Planeten an Masse und akkumulieren Atmosphären, wobei sie sich aufgrund der Gravitationskontraktion erhitzen. In der zweiten Phase kühlen die Planeten ab und ziehen sich zusammen. Ihre Atmosphären sind der starken Strahlung ihrer Sterne ausgesetzt, die ihre Zusammensetzungen verändern oder sie vollständig zerstören können. Sowohl die Planetenentstehung und -entwicklung hängen stark von den ursprünglichen Parametern und der Sternevolution ab und sollten idealerweise als kontinuierlicher Prozess betrachtet werden, der durch den Sterneninput gesteuert wird. Die große Anzahl und Komplexität der physikalischen Prozesse, die in beiden Phasen involviert sind, haben bisher jedoch die Erstellung eines solchen selbstkonsistenten Modells verhindert. Unser Projekt zielt darauf ab, eine Brücke zwischen den Entstehungs- und Entwicklungsmodellen von Planeten zu schlagen und ihre Bindung mit verschiedenen Sterntypen zu verbessern. Wir werden uns insbesondere auf Planetensysteme um massearme Sterne konzentrieren, die im Fokus der heutigen Beobachtungsbemühungen stehen. Unsere Studien werden mit den frühesten Stadien der Entstehung von Planetensystemen beginnen, indem wir die bisherigen Beobachtungsdaten von jungen Sternen und protoplanetaren Scheiben sammeln und analysieren, um die möglichen Abhängigkeiten dieser Parameter vom Sterntyp aufzudecken. Wir werden diese Ergebnisse nutzen, um die am Physikalischen Institut der Universität Bern entwickelten Modelle zur Planetenentstehung zu verbessern und die Auswirkungen der verschiedenen Sternen- und Scheibenparameter auf junge Planeten zu untersuchen. Dadurch können wir vor allem die mögliche Zusammensetzungen primordialer Atmosphären von Planeten, die Sterne verschiedener Typen umkreisen, eingrenzen. Mit diesen Ergebnissen werden wir die am Institut für Weltraumforschung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften entwickelten Atmosphärenmodelle füttern, um die langfristige Planetenentwicklung zu modellieren. Mit dem kombinierten Modell werden wir den aktuellen Stand des Verständnisses der Planetenentstehung und -entwicklung weiter vorantreiben und unsere Ergebnisse nutzen, um die Geschichte hinter der Vielfalt der Exoplaneten zu ergründen.