Atmosphärenmodellierung

Atmosphären sind die äußersten Gashüllen, die fast alle Exoplaneten umgeben, mit Ausnahme der kleinsten und heißesten. Die Untersuchung der Spektren von Exoplaneten ist daher mit der Erforschung ihrer Atmosphären vergleichbar. Um eine solche Beobachtung sinnvoll zu nutzen, muss die Physik, die ihre Atmosphären beherrscht, verstanden werden. Zu diesem Zweck wenden Wissenschaftler häufig numerische Modelle für alle relevanten physikalischen Prozesse an, um eine Vorhersage des Spektrums eines Planeten zu erstellen. In der APEx-Abteilung berechnen wir die Strukturen von Exoplanetenatmosphären mit Hilfe von ein- bis dreidimensionalen Modellen und ermitteln die Temperaturen, die Zusammensetzung und die Eigenschaften der Wolken. Konkret arbeiten wir an der Beantwortung der folgenden Fragen:

• Wie wirken sich unterschiedliche Elementhäufigkeiten auf die Chemie der Atmosphären und die daraus resultierenden Spektren aus?
• Welche Eigenschaften haben die Wolken und Dunstschleier, die die Atmosphären fast aller Exoplaneten beeinflussen?
• Wie wirkt sich die Strahlungsrückkopplung von Wolken auf die atmosphärische Struktur und die Spektren aus?
• Wie können Beobachtungen der nächsten Generation genutzt werden, um die dreidimensionale Natur der Atmosphären von Exoplaneten zu untersuchen?

Darüber hinaus haben wir uns darauf spezialisiert, unsere Modelle numerisch effizient zu gestalten: Dies ermöglicht die Berechnung von Millionen von Modellen für eine bestimmte Beobachtung, wobei die Modellparameter kontinuierlich variiert werden. Solche so genannten Retrievals ermöglichen es, die atmosphärischen Bedingungen einzugrenzen, die ihre Signaturen in den Spektren hinterlassen. Unser Team arbeitet daher eng mit Beobachtern in aller Welt zusammen und nutzt die empfindlichsten Teleskope am Boden und im Weltraum. Wir beziehen insbesondere die Daten des James Webb Space Telescope ein und blicken erwartungsvoll auf die verschiedenen Instrumente der nächsten Generation am Boden, die die Spektren von Exoplaneten mit höherer Empfindlichkeit und Auflösung als je zuvor untersuchen werden.