Entstehung und frühe Entwicklung von Gasriesen

01.04.2018 bis 31.12.2021

Seit einigen Jahren wird mittels systematischer Durchmusterungen und Beobachtungsprogrammen eine Population von hellen Gasriesen in großer Entfernung ihres Zentralgestirnes entdeckt. Wegen ihres noch jungen Alters spiegelt die Helligkeit dieser Objekte die Bedingungen ihrer Entstehung und die physikalischen Prozesse die dabei am Werke waren wider. Seit kürzester Zeit kennen wir daher Systeme, in denen Planeten gerade am Entstehen sind, wie deren Akkretionsmerkmale preisgeben. Das Problem mit diesen spannenden Beobachtungen liegt jedoch darin, dass theoretische Modelle notwendig sind, um aus der Leuchtkraft auf deren Masse zu schließen; diese Modelle sind für die sehr frühen Phasen jedoch noch völlig unbekannt. Die radiative Akkretionsstoßfront an der Oberfläche des Planeten gilt als der wichtigste Aspekt, der die Leuchtkraft eines Planeten bestimmt. Deren Berechnung führt zu zwei extremen möglichen Lösungen, bekannt als Heiße und Kalte Anfänge, bei denen der Planet am Anfang seiner Kühlung relativ hell beziehungsweise leuchtschwach ist. Die sch daraus ergebenden Unterschiede sind riesig und beeinträchtigen somit einen verläßlichen Rückschluss auf die Masse. Wir schlagen deswegen vor, die erste realistische Studie der planetarischen Akkretionsstoßfront mittels direkter zweidimensionaler strahlungshydrodynamischer Simulationen mit vollständiger Mikrophysik durchzuführen. Wir werden uns auf die Akkretionsstelle an der Oberfläche des Planeten konzentrieren, um die Bedingungen unterhalb der Stoßfront sowie deren Effizienz (d.h., den Anteil der kinetischen Energie, die als Strahlung verloren geht) zu messen. Um der Möglichkeit magneto-sphärischer Akkretion Rechnung zu tragen, werden auch die Effekte eines Magnetfeldes berücksichtigt werden. Diese Ergebnisse werden es uns erlauben, die Leuchtkraft junger Planeten vorherzusagen sowie globale Planetenentstehungssimulationen wichtige Eingabedaten zu liefern. Dieses Vorhaben ist als Reihe kleinerer Aufgaben konzipiert, die jeweils schon bestehende Werkzeuge erweitern und kombinieren. Darum hat das Projekt wenig Risikofaktoren aber ein großes Impaktpotenzial.