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Center for Astronomy
Seminar Exoplaneten und Planetenentstehung
Sommersemester, 2018
C.P. Dullemond
Ziel
Das Ziel dieses Seminars is es, einen Überblick über die moderne Forschung auf dem Gebiet der Exoplaneten und Planetenentstehung zu verschaffen.
Die Themen "Exoplaneten" und "Planetenentstehung" sind eng verwandt, aber auch sehr unterschiedlich. Bei Exoplaneten handelt es sich vor allem um die Suche nach, und Charakterisierung von, bereits existierenden Planeten um Sternen aus unserer Nachbarschaft. Dies ist seit 1995 möglich und es sind bereit mehrere Tausende Exoplaneten bekannt. Es ist sogar möglich, in manchen Fällen, ihre Atmosphären zu analysieren, wenn auch nur sehr notdürftig. Eine "zweite Erde" ist allerdings (je nachdem, wie man sie definiert) noch nicht gefunden. Mit Missionen wie das JWST Teleskop und das PLATO Teleskop kommen wir diesem Ziel jedoch immer näher.
Wie diese Exoplaneten (und unser eigene Sonnensystem) entstanden sind, darum geht es in der Planetenentstehungsforschung. Dieses Themabereich hat sich in den letzten 10 Jahren stark weiterentwickelt. In der Theorie werden immer wieder neue Erkenntnisse gemacht: wo man früher an ein gleichmäßiges Wachstum von Staub bis hin zu Planeten geglaubt hat, debattiert man heute über Theorien wie "gravoturbulent planetesimal formation" und "pebble accretion". Auch bei den Beobachtungen ist einiges in Bewegung: Mit dem ALMA Teleskop Array werden derzeit viele protoplanetaren Scheiben räumlich aufgelöst. Was man sieht ist überraschend: Diese Scheiben sind nicht, wie früher vermutet, gleichmäße formlose Gebilde, sondern Objekte mit sehr viel Struktur: Ringe, Spiralen, Vortizen, und sogar warps und twists. Ob das Signaturen von Planetenentstehung sind?
Auswahl an möglichen Themen
Hier folgt eine Auswahl an möglichen Themen, aber die Teilnehmer dürfen auch Themen vorschlagen. Jedes der Themen in der Liste hat ein Beispielreferenz. Dies dient nur als Anfangsreferenz. Die Teilnehmer müssen eigenständig weitere Literatur finden, damit ein aktuelles und vollständiges Bild von dem jeweiligen Thema gebildet wird.
- Special exoplanet topics:
- Overview of detection techniques (example review)
- Overview of exoplanet spectroscopy techniques (example review)
- Exoplanet atmospheres (example review)
- Characterizing habitability and signs of life (example review)
- Conditions for habitability (example review)
- Mass-radius relation of exoplanets (example paper)
- What is eta_Earth? (example paper)
- Superflares: life killers for planets around M-stars? (example paper)
- Special topic chosen from German Exoplanet Strategy Paper of the Denkschrift 2017 (download)
- Special topic chosen from: exoplanet.eu/reports/
- Exoplanet models:
- Interior models (example review)
- Atmosphere models (example review paper)
- Climate evolution models (example paper)
- Recent exoplanet discoveries and statistics:
- TRAPPIST-1: A 7-planet system with planets in the habitable zone. (discovery paper)
- Proxima Centauri b: The nearest potentially habitable exoplanet. (discovery paper)
- A temperate rocky super-Earth transiting a nearby cool star. (discovery paper)
- Ultra-short period exoplanets. (example paper)
- Exoplanetary system architectures (example review paper)
- Planet formation: Observational signatures
- Planets discovered in a protoplanetary disk? (example paper)
- Companion formed by gravitational instability? (discovery paper)
- Observational signatures of a circumplanetary disk: models. (example paper)
- Observations of structures in protoplanetary disks:
- Rings and gaps: TW Hydra, Elias 24 etc.(example paper)
- Many rings and gaps: HL Tau (discovery paper)
- Giant vortex and dust trapping: IRS 48 (discovery paper)
- Grand design spirals: MWC 758, HD 100453 (example paper)
- Warped disks: HD 142527, HD 100453 (discovery paper)
- Polarization by self-scattering: HD 142527 (discovery paper)
- Models of planet formation and planet-disk interaction:
- Planet-disk interaction (example review paper)
- Planet formation synthesis models (example paper)
- Oligarchic growth (example paper)
- Pebble accretion (example review paper)
- Planetesimal formation by the streaming instability (example paper)
- Dust coagulation as the initial spark of planet formation (example paper)
Organisation
Anmeldung erfolgt durch Teilnahme am ersten Kurstag. Das Seminar findet jeweils am Mittwoch 09:15 bis 11:00 statt, im Raum 060 Phil 12. Der erste Kurs findet am Mittwoch den 18. April statt.