GRAPPA

Ausgangssituation /Motivation

Extrasolare Planeten, die zwischen Beobachter und Mutterstern vorbeiziehen, sind Schlüsselobjekte des Studiums von Planeten und Planetensystemen. Die während eines Planetentransits beobachtete Verdunkelung des Muttersterns gibt Aufschluss über den Radius und die mittlere Dichte des Planeten. Durch hochpräzise Transitlichtkurven (Zeitserien-Helligkeitsmessungen) können wir viel über den Planeten, seine innere Struktur, seine atmosphärische Zusammensetzung und den dynamischen Aufbau des Planetensystems lernen.

Die CHEOPS-Weltraummission (Start 2018) ist die erste ESA Mission, die vollständig der Exoplanetenforschung gewidmet ist, und wird hochpräzise Transitlichtkurven vieler Exoplaneten beobachten. Einige Jahre später wird PLATO 2.0 (Start 2024) die Transitmethode verwenden, um ein Inventar von Exoplaneten um helle Sterne zu erstellen. CHEOPS ist darauf ausgelegt, eine Präzision zu erreichen, die es möglich macht, die winzigen Transits erdähnlicher Planeten um sonnenähnliche Sterne zu detektieren.

Inhalte und Zielsetzungen

Unglücklicherweise verursachen Granulationsprozesse auf den Muttersternen der beobachteten Planeten korreliertes Rauschen ("Flicker"), das die erreichbare Präzision stark einschränkt. In ersten Forschungen haben wir für die Sonne eine Flickeramplitude von 40 ppm gemessen. Auf anderen Sternen wurden Amplituden von bis zu 350 ppm gemessen. Jedoch existiert bisher keine Studie, die Flicker für viele Sternklassen und in hoher Zeitauflösung untersucht. Um den vollen Erfolg von CHEOPS zu ermöglichen, müssen wir die Eigenschaften von Flicker in seiner vollen zeitlichen Auflösung kennen und Strategien für seine Modellierung entwickeln. Das ist das Ziel dieses Projekts.

Methodische Vorgehensweise

Dazu werden wir zunächst, mit Hilfe von existierenden Daten der Satelliten SDO (Sonnenbeobachtung) und Kepler (Exoplaneten), eine genaue Charakterisation von Flicker vornehmen.

Daraufhin werden wir diese Resultate mit theoretischen Modellen vergleichen und ein Modell zur Erstellung theoretischer Flickerlichtkurven entwickeln. Wir werden diese Modelllichtkurven mit simulierten CHEOPS Daten verbinden und dadurch realistische synthetische CHEOPS Lichtkurven erzeugen, an Hand derer wir die optimale Methode zur Modellierung von Flicker-Rauschen eruieren werden.

Diese Methode werden wir dann in einer Routine für die Analysesoftware von CHEOPS zur Anwendung bringen. Letztendlich werden wir den Effekt von Flicker auf die Präzision von CHEOPS quantifizieren und Empfehlungen zur optimalen Beobachtungsstrategie abgeben.

Erwartete Ergebnisse

Dieses Projekt ist zeitlich dringend und entscheidend für die volle Erschließung von CHEOPS Daten und wird dem antragstellenden Team internationale Sichtbarkeit und wissenschaftliche Arbeit erster Klasse im Rahmen von CHEOPS ermöglichen.

Weiters besitzen das erlangte Wissen über die Eigenschaften von Flicker und die entwickelte Analysesoftware eine langfristige Bedeutung, da diese direkte Anwendung für die zukünftige M-Klasse Mission PLATO 2.0 finden.

Projektleitung

Österreichische Akademie der Wissenschaften

Österreichische Akademie der Wissenschaften
Institut für Weltraumforschung - IWF
Dr. Monika Lendl
Schmiedlstraße 6
A-8042 Graz