Center for Advanced Studies LMU (CAS)
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Barbara Ercolano: "The Ionisation Structure of Planet Forming Discs and their Atmospheres"

Physik, LMU

Akademisches Jahr 2019/2020

Aktuelle Beobachtungsprogramme haben die Existenz einer überwältigenden Vielfalt an extrasolaren Planetensystemen aufgezeigt. Dies wirft nicht nur die Frage auf, wie sich ein System wie unseres bilden, sondern darüber hinaus auch wie darin Leben entstehen und als solches erhalten werden kann. Das Umfeld, in dem sich Planeten bilden, spielt hierbei eine überaus wichtige Rolle. Planeten entstehen aus dem Staub und Gas, das bei der Geburt eines neuen Sterns übrig bleibt, der sogenannten protoplanetaren Scheibe (PPS). Die Ausgangsbedingungen für die Planetenbildung werden also durch die PPS bestimmt, die sich entwickeln und auflösen, sobald neue Planeten geboren werden.

Die physikalischen Bedingungen in der PPS beeinflussen daher maßgeblich, wie der Staub miteinander reagiert und zusammenklumpt. Von diesem Prozess wird angenommen, dass er für die die Entstehung von Gesteinsplaneten verantwortlich ist. Eine besondere Rolle spielt dabei die Ionisation der Gaskomponente der Scheibe, da diese den Grad der Kopplung zwischen dem planetenformenden Material sowie den Magnetfeldern bestimmt. Die Magnetfelder durchziehen die protoplanetare Scheibe und setzen Akkretionsprozesse in Gang.

Neueste Forschungen haben zudem gezeigt, dass die Strahlung vom Zentralstern, aber auch der Magnetfelder innerhalb der PPS, einen Wind auslösen können, der die Gas- und Staubdichteverteilung sowie die chemische Zusammensetzung der protoplanetaren Scheiben beeinflusst und letztendlich zu ihrer Auflösung führt.

Barbara Ercolano's CAS Research Group wird detaillierte Photoionisations- und thermische Modelle vom Inneren der Scheibe bis hin zu ihren Atmosphären und Winden entwickeln. Diese Strahlungsmodelle werden dann mit der Entstehung der Staubpartikelklumpen, die in den ersten Phasen der Planetenbildung in der PPS entstehen, verknüpft.