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FWF Projekt P22950

Abstract

Heute kennen wir mehr als 400 extrasolare Planeten, von denen die Hälfte Sterne des Spektraltyps dG in verschiedensten Distanzen umkreisen. Planeten, die einen kleinen Orbit besitzen, erfahren effektiven thermischen und nicht-thermischen Massenverlust. Modellrechnungen haben gezeigt, daß Exoplaneten durch Verdampfung und Ausdünnung ihre Atmosphäre verlieren können, wenn der Planet nahe genug am Stern ist und der Stern über eine starke kurzwellige Strahlungsumgebung (häufige Strahlungsausbrüche) und über häufige Masseausbrüche verfügt. Stellare Strahlungsausbrüche sind seit den 40er Jahren bekannt und wurden bei einer Vielzahl an Sternen detektiert. Im Gegensatz hierzu sind Berichte über stellare Masseausbrüche rar, hauptsächlich aufgrund der schwierigen Detektion. Stellare Strahlungsausbrüche sind direkt in Lichtkurven sichtbar, wohingegen stellare Masseausbrüche nur indirekt nachweisbar sind. Auf der Sonne sind Masseausbrüche im Weißlicht direkt beobachtbar und die Entwicklung derartiger Ausbrüche kann anhand von Zeitserien von Bildern verfolgt werden. Masseausbrüche sind Wolken aus Plasma, welche sich vom Stern durch den interplanetaren Raum mit Geschwindigkeiten von einigen Dutzend bis ungefähr 2500km/s (im solaren Fall) wegbewegen, und sie zeigen auch Signaturen in optischen Spektren. Ein stellarer Masseauswurf, der eine hohe (5800km/s) Geschwindigkeit aufwies, wurde auf dem jungen und aktiven dM Stern AD Leonis als starke Erhöhung im blauen Linienflügel der Balmerlinie H gamma detektiert. Ähnliche, aber schwächere Signaturen wurden auch bei einigen anderen Sternen beobachtet. Für die Suche nach Signaturen stellarer Masseauswürfe werden Beobachtungen benötigt, die eine ausreichende spektrale Auflösung, sowie einehohe zeitliche Auflösung bieten, um der Entwicklung solch spektraler Signaturen zu folgen. Teleskope der Europäischen Südsternwarte (ESO), speziell das VLT (Very Large Telescope) ausgestattet mit dem UVES (Ultra Violet Echelle Spectrograph) Spektrographen, bieten die vorher erwähnten Anforderungen. Deswegen werden wir Beobachtungen bei ESO beantragen. Diese Beobachtungen werden koordiniert mit optischer Photometrie am Kitt Peak und/oder Fairborn Observatorium Arizona/USA ausgeführt. Ein weiterer Ansatz zur Suche nach Signaturen stellarer Masseauswürfe liegt im langwelligen Radiobereich. Solare dekametrische Typ II Ausbrüche (langsam driftende Radioausbrüche), die Signaturen von Schockwellen sind, welche sich durch die stellare Atmosphäre und den interplanetaren Raum ausbreiten, sind mit Masseausbrüchen korreliert. Darüber hinaus besteht auch eine Korrelation von metrischen Typ II Ausbrüchen undMasseausbrüchen. Im Jahr 2007 fanden am weltgrößten Dekameter-Array, dem UTR-2 (Ukrainian T-shapedRadiotelescope-2nd modification) Beobachtungen von AD Leonis statt, mit dem Ziel der Detektion von Typ IIAusbrüchen. Es wurden keine derartigen Ausbrüche detektiert, aber Typ III Ausbrüche (schnell driftendeRadioausbrüche), die auf der Sonne mit Strahlungsausbrüchen korreliert sind. Die Nicht-Detektion istwahrscheinlich auf die Tatsache zurückzuführen, daß solare Type II Ausbrüche bei dM Sternen in einem anderen Wellenlängenbereich (Meter, Dezi-, Centimeter) anzutreffen sind, aufgrund der unterschiedlichen stellaren Atmosphärenstrukturen. Deswegen haben wir am weltgrößten Meter-Array, dem GMRT (Giant Meterwave RadioTelescope) in Pune/Indien, Beobachtungen von AD Leonis (dM) und Kappa Ceti (dG) beantragt. Die Beobachtungen von Kappa Ceti werden koordiniert mit dem UTR-2 und optischer Photometrie vom Lustbühel Observatorium in Graz/Österreich durchgeführt.

Weiters werden wir auch Beobachtungen am EVLA (Expanded Very Large Array) beantragen, welches ein höchst sensitives Radio-Array (1-50GHz) ist, um Information aus dem Dezi- und Centimeter Bereich zu bekommen. Die optische Spektroskopie von Balmerlinien bietet nicht nur die Möglichkeit nach Signaturen stellarer Masseausbrüche zu suchen, sondern auch nach Signaturen von stellaren Protuberanzen (bogenförmige stabile Strukturen aus Plasma mit Höhen von mehreren hundert Mm) zu suchen. Ungefähr zehn Sterne sind bekannt, die in der Balmerlinie H alpha schwache Absorptionsmerkmale zeigen, die über das Linienprofil wandern. Auch Oszillationen dieser Strukturen sind bekannt und detektierbar in optischen Spektren. Wird diese Signatur beiSternen detektiert, ist es möglich Parameter wie Größe und Alfven Geschwindigkeit und in weiterer Folge magnetische Feldstärke dieser Gebilde abzuleiten. Die Ergebnisse dieser Studie werden als Eingabeparameter für Modellrechnungen verwendet, die den Einfluß von Masseausbrüchen auf exoplanetare Atmosphären untersuchen. Weiters werden die Ergebnisse einen weiteren Teilzum Verständnis der stellaren Aktivität von späten Hauptreihensternen beitragen.

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