Tapas4CHEOPS

Ausgangssituation / Motivation

Weltraum- und Boden-gestützte Exoplanetenprojekte habe eine große Vielfalt an Planeten entdeckt. Insbesondere Planeten mit Massen zwischen 2 und 14 Erdmassen weisen sehr unterschiedliche durchschnittliche Dichten auf. Die Charakterisierung und Beobachtung solcher Planeten im geringen bis mittleren Massenbereich um helle Sterne ist ein Hauptziel der ersten S-Klasse ESA-Mission CHEOPS.

Inhalte und Zielsetzungen

Die typischen CHEOPS Ziele werden Systeme sein, die schon durch die Radialgeschwindigkeitsmethode entdeckte Planeten beinhalten. CHEOPS wird bei diesen Planeten mit bekannten Massen nach Transits suchen, sowie die Radien von Transit-Planeten, welche mit anderen Teleskopen wie NGTS und TESS entdeckt wurden, präzise bestimmen.

Die von CHEOPS bestimmten Radien werden die bisherigen Werte um ein Vielfaches präzisieren. Es gibt hunderte potentielle CHEOPS Target-Planeten, aber die Beobachtungszeit von CHEOPS lässt es nicht zu, dass alle diese Planeten von CHEOPS untersucht werden. Es ist deshalb wichtig, eine Strategie zu entwickeln um diese Target-Planeten zu priorisieren.

Methoden

Diese Priorisierung von CHEOPS Target-Planeten zur weiteren Charakterisierung ihrer Parameter und Atmosphären ist eine der Hauptaufgaben dieses Projektes. Wir haben eine Methode entwickelt, welche es erlaubt die Atmosphäre eines Exoplaneten im mittleren Massenbereich (sub-Neptune und super-Erden) zu untersuchen, wenn nur der Transitradius bekannt ist.

Zusätzlich kann noch eine minimale Planetenmasse abgeschätzt werden, während die obere Massengrenze durch physikalische Überlegungen bezüglich der Dichte und Entstehung des Planeten gegeben ist.

In diesem Projekt wird ein großer numerisches Katalog über Massen, Radien, Effektivtemperaturen und stellaren Strahlungsbereichen erstellt, in dem hydrodynamische Computermodelle an Target-Planeten angewendet werden. Die in diesem numerischen Katalog untersuchten Atmosphärenevolutionspfade werden sehr genau sein und vor Allem auf Planeten im mittleren Massenbereich mit bekannten Parametern für Testzwecke angewendet werden. Der erstellte Katalog wird dann als Grundlage des CHEOPS Programms zur Charakterisation von Exoplaneten dienen.

Erwartete Ergebnisse

Das resultierende Charakterisationsschema wird über ein Webportal öffentlich zugänglich gemacht um CHEOPS-Beobachtungen zu priorisieren und um mit Hilfe weiterer Teleskope eine detaillierte Atmosphärencharakterisierung durch Nachbeobachtungen durchführen zu können.

Weiters werden mögliche weitreichende Implikationen der anhand des Projektes gewonnenen Resultate dahingehend untersucht, wie man die entwickelte Methode zur Radius-Massen Bestimmung auch auf Planeten mit geringer Masse, welche durch Projekte wie Kepler, NGTS und TESS, entdeckt werden anwenden und erweitern kann.

Projektleitung

Österreichische Akademie der Wissenschaften

Österreichische Akademie der Wissenschaften
Dr. Luca Fossati
Schmiedlstraße 6
A-8042 Graz