Modellierung heißer Atmosphären terrestrischer Exoplaneten

Abstract

Seit der ersten Entdeckung eines extrasolaren Planeten Anfang der 1990er Jahre haben Astronomen außerhalb unseres Sonnensystems bisher über 700 Planeten aufgespürt. Die zunehmende Genauigkeit der Messinstrumente erlaubt es mittlerweile auch kleinere Planeten zu detektieren. Wie die terrestrischen Planeten im Sonnensystem können diese überwiegend aus festem Material bestehen (z.B. CoRoT-7b). Um diese fernen Gesteinsplaneten genauer zu charakterisieren wird die Zusammensetzung ihrer Atmosphären mittels Spektroskopie untersucht (z.B. Bean et al. 2010). Es bedarf Modellstudien möglicher Planetenatmosphären, um die aufgenommenen Spektren zu interpretieren. Anhand dieser Studien kann auch die Machbarkeit der Detektion von Spektrallinien aus physikalischer und technischer Sicht – z.B. für das kommende European Extremly Large Telescope (E-ELT) – abgeschätzt werden. Diese Arbeit verfolgt das Ziel Grundlagen für die Modellierung heißer Atmosphären terrestrischer Exoplaneten zu legen. Dabei wird insbesondere die Modellierung der Atmosphärenchemie heißer Gesteinsplaneten im Unterschied zu erdähnlichen Atmosphären betrachtet. Konkret wird aus einem eindimensionalen Klimamodell für erdähnliche Atmosphären mit wellenlängenabhängigem Strahlungstransport und gekoppelter Photochemie (Rauer et al. 2011) ein angepasstes und zudem vereinfachtes Modell für heiße Atmosphären terrestrischer Planeten entwickelt. Dabei wird der Temperaturbereich für die photochemischen Berechnungen auf einen Bereich von 300 bis 700 K Oberflächentemperatur erweitert. Erdbezogene Prozesse wie die Stickoxidproduktion durch Blitzentladungen oder die nasse Deposition verschiedener Spezies werden schrittweise vernachlässigt. Als Ergebnis der Arbeit steht ein Modell zur Verfügung, dass mögliche chemische Profile warmer bis heißer Atmosphären terrestrischer Exoplaneten berechnet.