Projektbeschreibung
Wenn Sterne ihre Nächsten verletzen
Exoplaneten existieren in einer komplizierten Beziehung zu ihren Wirtssternen. Die oberen Atmosphären von Exoplaneten in geringer Umlaufentfernung von ihren Sternen sind intensiver energiereicher Strahlung und einem starken, von den Wirtssternen ausgehenden Teilchenbombardement ausgesetzt. Vermutet wird, dass der stellare energetische Eintrag einen Verlust an atmosphärischer Masse rund um diese Exoplaneten herum nach sich ziehen kann. Da entweichende Atmosphäre bei der Planetenentwicklung und auch dabei eine Rolle spielt, ob Leben auf einem Exoplaneten möglich ist, ist es überaus wichtig, dieses Phänomen zu verstehen. Das EU-finanzierte Projekt ASTROFLOW entwickelt ausgeklügelte Modelle, die stellares Abfließen und das Entweichen von Planetenatmosphäre einbeziehen. Es wird die Modellergebnisse mit Beobachtungsdaten vergleichen. Diese neuen Modelle werden die Bewertung zukünftiger Exoplaneten untermauern.
Ziel
ASTROFLOW aims to make ground-breaking progress in our physical understanding of exoplanetary mass loss, by quantifying the influence of stellar outflows on atmospheric escape of close-in exoplanets. Escape plays a key role in planetary evolution, population, and potential to develop life. Stellar irradiation and outflows affect planetary mass loss: irradiation heats planetary atmospheres, which inflate and more likely escape; outflows cause pressure confinement around otherwise freely escaping atmospheres. This external pressure can increase, reduce or even suppress escape rates; its effects on exoplanetary mass loss remain largely unexplored due to the complexity of such interactions. I will fill this knowledge gap by developing a novel modelling framework of atmospheric escape that will, for the first time, consider the effects of realistic stellar outflows on exoplanetary mass loss. My expertise in stellar wind theory and 3D magnetohydrodynamic simulations is crucial for producing the next-generation models of planetary escape. My framework will consist of state-of-the-art, time-dependent, 3D simulations of stellar outflows (Method 1), which will be coupled to novel 3D simulations of atmospheric escape (Method 2). My models will account for the major underlying physical processes of mass loss. With this, I will determine the response of planetary mass loss to realistic stellar particle, magnetic and radiation environments and will characterise the physical conditions of the escaping material. I will compute how its extinction varies during transit and compare synthetic line profiles to atmospheric escape observations from, eg, Hubble and our NASA cubesat CUTE. Strong synergy with upcoming observations (JWST, TESS, SPIRou, CARMENES) also exists. Determining the lifetime of planetary atmospheres is essential to understanding populations of exoplanets. ASTROFLOW’s work will be the foundation for future research of how exoplanets evolve under mass-loss processes.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-COG - Consolidator GrantGastgebende Einrichtung
2311 EZ Leiden
Niederlande