Rostocker Physiker erforschen Exoplaneten

Mit Hilfe von Teleskopen auf der Erde und im Weltall sind seit 1996 bereits mehrere Tausend Planeten außerhalb unseres Sonnensystems entdeckt worden. Die Beobachtungsdaten wie Masse, Radius und Abstand zum Zentralstern geben jedoch nur wenige Details über den Aufbau und die Entstehung dieser Exoplaneten preis.

Die Forschergruppe „Materie im Inneren von Planeten“ unter Leitung der Universität Rostock, an der auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von der Universität Bayreuth, vom Forschungszentrum DESY in Hamburg, vom Röntgenlaser European XFEL in Schenefeld sowie vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin beteiligt sind, will deshalb im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projekts mehr über diese Planeten herausfinden.

Ausgehend von den Planeten unseres eigenen Sonnensystems wollen die Forscher Rückschlüsse auf Exoplaneten ziehen und dazu entsprechende Methoden entwickeln. Ihre interdisziplinäre Zusammenarbeit umfasst Theorie, Modellierung und Experimente. Dazu zählt auch die experimentelle Untersuchung von extremen Zuständen der Materie, wie sie im Inneren von Planeten vorkommen. Die DFG fördert das Projekt zunächst für drei Jahre mit einer Fördersumme von etwa 2 Millionen Euro.

„Eine Stärke unseres Antrags ist es, dass er Theorie, Modellierung und Experimente kombiniert, um den Aufbau und die Entwicklung von Planeten innerhalb und außerhalb unseres Sonnensystems zu erforschen“, erklärt Prof. Ronald Redmer von der Universität Rostock und Sprecher der Forschergruppe. Außerdem sollen die Erkenntnisse bei der Auswertung von Beobachtungsdaten aus Satellitenmissionen verwendet werden.

Mit dem Kepler-Weltraumteleskop wurden besonders viele Planeten im Bereich zwischen einer und zwanzig Erdmassen auf kurzen Umlaufbahnen um sonnenähnliche Sterne entdeckt. Man unterscheidet sogenannte Supererden mit bis zu zehn Erdmassen und Dichten ähnlich der Erde sowie neptunähnliche Planeten, die eine ähnliche Dichte wie der namensgebende Planet Neptun in unserem Sonnensystem haben.

Neptun hat einen festen Kern, den ein Mantel aus flüssigem Wasser, Ammoniak und Methan sowie eine Atmosphäre aus Wasserstoff, Helium und Methan umgeben. Im Inneren all dieser Planetentypen herrschen Drücke, die um ein mehrfaches höher sein können als im Erdinnern, und Temperaturen von mehreren Tausend Grad Celsius. Die Forscher wollen nun herausfinden, wie sich die Hauptbestandteile der Planeten – z.B. Magnesiumoxid und Silikate für Supererden sowie Wasser, Methan und Ammoniak für Neptune – unter diesen Bedingungen verhalten.

An der Universität Rostock werden dazu theoretische Vorhersagen zum Verhalten von Materie unter den extremen Bedingungen im Inneren von Planeten gemacht. „Für diese aufwendigen Rechnungen nutzen wir Supercomputer in Berlin und Hannover und die Infrastruktur am ITMZ in Rostock“, erklärt Dr. Martin French von der Universität Rostock.

„Das Verhalten von Wasser-Methan-Ammoniak-Mischungen unter hohem Druck birgt noch viele Rätsel, von denen wir einige durch die gemeinsame Arbeit lösen wollen, um verbesserte Modelle für das Innere von neptunähnlichen Planeten zu entwickeln“ sagt Frau Dr. Nadine Nettelmann, neben Redmer und French die dritte Teilprojektleiterin an der Universität Rostock.

Wesentliche Vorarbeiten für das Projekt wurden im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 652 in Rostock gemacht, der noch bis zum 30. Juni 2017 ebenfalls von der DFG gefördert wird.

Kontakt:
Prof. Ronald Redmer
Universität Rostock
Institut für Physik
Tel.: +49 381 498-6910
E-Mail: ronald.redmer@uni-rostock.de