19. May 2013
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Exoplaneten

Nach der Entdeckung von über 120 jupiterähnlichen Exoplaneten nahe bei ihren Sternen, stellt man sich die Frage nach der Stabilität dieser Planetenatmosphären und den Effekten von thermischen und nicht-thermischen Fluchtprozessen. Die oberen Atmosphären von Planeten werden hauptsächlich durch die einfallende Röntgen- und die extreme ultraviolette Strahlung aufgeheizt. Die stellaren Strahlungsflüsse führen bei wasserstoffreichen Planeten zu sehr hohen Exosphärentemperaturen, wenn sich diese Planeten um Orbits näher als 1 AU befinden (1 AU ist eine Astronomische Einheit und entspricht der Entfernung Sonne-Erde). In den Fällen, in denen sich jupiter- oder uranusähnliche Exoplaneten in Orbitdistanzen kleiner als 0,1 AU befinden, wird die Exosphäre instabil und es kommt zu hydrodynamischen Bedingungen, welche einen planetaren Wind mit sehr großen Atmosphärenfluchtraten hervorrufen. Uranusähnliche Planeten können durch diese Prozesse sogar ihre Wasserstoffhüllen verlieren, sodass nur mehr ihre Kerne überbleiben, die sich durch Ausgasung zu neuen erdähnlichen Planeten entwickeln können.

Weiters bietet die kurze Distanz von Planeten zum Stern die Möglichkeit, extreme Bedingungen bezüglich der Wechselwirkung des stellaren Winds oder CME-magnetische Wolken mit den planetaren Hindernissen zu studieren (CME = Coronal Mass Ejections). Bei diesen Prozessen kann es zu "Reconnection" zwischen dem stellaren Magnetfeld und Magnetosphären kommen. Hochenergetische Teilchen können auf die Sternoberfläche auftreffen und Plasmaphänomene, wie sie zwischen Jupiter und Io beobachtet werden, sollten auch zwischen dem Stern und großen kurzperiodischen Exoplaneten auftreten.

Da COROT Exoplaneten bis zu einer Größe von etwa 2 Erdradien in einer Entfernung von bis zu 0,5 AU vom Stern entdecken kann, sind die am IWF durchgeführten Studien von großem Interesse, um Aufschlüsse über Massenverteilung von Planeten als Funktion der Orbitaldistanz zu erhalten und möglicherweise Plasmaphänomene, welche von Planeten hervorgerufen werden, am Stern beobachten zu können.

Neueste Informationen über Exoplaneten findet man am Observatoire de Paris.

Publikationen

1.  Guenther et al.: Constraints on the exosphere of CoRoT-7b, Icarus, 525, A24, 2011.
2.  Mura et al.: Comet-like tail-formation of exospheres of hot rocky exoplanets: Possible implications for CoRoT-7b, Icarus , 211, 1-9, doi:10.1016/j.icarus.2010.08.015, 2011.
3.  Ekenbäck et al.: Energetic neutral atoms around HD 209458b: Estimations of magnetospheric properties, Astrophys. J., 709, 670–679, doi:10.1088/0004-637X/709/2/67, 2010.
4.  Lammer et al.: Exoplanet status report: Observation, characterization and evolution of exoplanets and their host stars, Solar Syst. Res., 44, 290-310, doi:10.1134/S0038094610040039, 2010.
5.  Lammer et al.: Geophysical and atmospheric evolution of habitable planets, Astrobiol, 10, 45-68, doi:10.1089/ast.2009.0368, 2010.
6.  Grießmeier et al.: On the protection of extrasolar Earth-like planets around K/M stars against galactic cosmic rays, Icarus, 19, 526-535, doi:10.1016/j.icarus.2008.09.015, 2009.
7.  Lammer et al.: What makes a planet habitable?, Astron. Astrophys., 17, 181–249, doi:10.1007/s00159-009-0019-z, 2009.
8.  Holmström et al.: The origin of hydrogen around HD 209458b. Reply, Nature, 456, E1-E2, doi:10.1038/nature07403, 2008.
9.  Holmström et al.: Energetic neutral atoms as the explanation for the high-velocity hydrogen around HD 209458b, Nature, 451, 970-972, doi:10.1038/nature06600, 2008.
10.  Penz et al.: Influence of the evolving stellar X-ray luminosity distribution on exoplanetary mass loss, Astron. Astrophys., 477, 309-314, doi: 10.1051/0004-6361:20078364, 2008.
11.  Yelle et al.: Aeronomy of extra-solar giant planets, Space Sci. Rev., 139, 437-451, doi:10.1007/s11214-008-9420-6, 2008.
12.  Erkaev et al.: Roche lobe effects on the atmospheric loss from ''Hot Jupiters'', Astron. Astrophys., 472, 329-334, doi:10.1051/0004-6361:20066929, 2007.
13.  Khodachenko et al.: Mass loss of Hot Jupiters - Implications for CoRoT discoveries. Part 1: The importance of magnetospheric protection of a planet against ion loss caused by coronal mass ejections, Planet. Space Sci., 55, 631-642, 2007.
14.  Khodachenko et al.: Coronal mass ejection (CME) activity of low mass M Stars as an important factor for the habitability of terrestrial exoplanets. I. CME impact on expected magnetospheres of Earth-like exoplanets in close-in habitable zones, Astrobiol., 7, 167-184, 2007.
15.  Lammer et al.: Coronal mass ejection (CME) activity of low mass M stars as an important factor for the habitability of terrestrial exoplanets. II. CME-induced ion pick up of Earth-like exoplanets in close-in habitable zones, Astrobiol., 7, 185-207, 2007.
16.  Khodachenko et al.: The importance of magnetospheric protection of “Hot Jupiters” against ion loss caused by Coronal Mass Ejections: Implications for CoRoT discoveries, Part II, submitted to Planet. Space Sci., 2006.
17.  Langmayr et al.: Hydrodynamic modelling of atmospheric evaporation of hydrogen-rich “Hot Jupiters”: Implications for CoRoT discoveries, Part I, submitted to Planet. Space Sci., 2006.
18.  Erkaev et al.: Plasma and magnetic field parameters in the vicinity of short-periodic giant exoplanets, Astrophys. J. Suppl., 157, 396-401, 2005.
19.  Grießmeier et al.: Cosmic ray impact on Earth-like planets in close-in habitable zones, Astrobiol., 5, 587-603, 2005.
20.  Jaritz et al.: Roche lobe effects on expanded upper atmospheres of short-periodic giant exoplanets, Astron. Astrophys., 439, 771-775, 2005.
21.  Baraffe et al.: The effect of evaporation on the evolution of close-in giant planets, Astron. & Astrophys., 419, L13-L16, 2004.
22.  Grießmeier et al.: The effect of tidal locking on the magnetospheric and atmospheric evolution of “Hot Jupiters'', Astron. Astrophys., 425, 753-762, 2004.
23.  Léger et al.: A new family of planets? "Ocean-Planets", Icarus, 169, 499–504, 2004.
24.  Lammer et al.: Atmospheric Loss of Exoplanets Resulting from Stellar X-Ray and Extreme-Ultraviolet Heating, Astrophys. J. Lett., 598, L121-L124, 2003.
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