Diplomarbeit in Physik: Simulation von Lichtkurven und Spektren ...

Diplomarbeit in Physik:
Simulation von Lichtkurven und Spektren extrasolarer Planetensysteme
Ansprechpartner:
Prof. Dr. Günter Wunner (ITP)
Email: guenter.wunner@itp1.uni-stuttgart.de
Prof. Dr. Daniel Weiskopf (VISUS)
Email: Daniel.Weiskopf@vis.uni-stuttgart.de
Dr. Thomas Müller (VISUS)
Email: Thomas.Mueller@vis.uni-stuttgart.de
Motivation:
Physik Journal 8 (2009),45
Der erste Planet um einen anderen Stern als unsere Sonne wurde 1992 von Wolszczan und
Frail[WF92] entdeckt; dieser kreiste jedoch um den Pulsar PSR B1257+12. Der erste Planet
um einen Hauptreihenstern wie unsere Sonne wurde von Mayor und Queloz[MQ95] nachgewiesen.
Inzwischen wurden bereits 357 Exoplaneten gefunden (http://exoplanet.eu/,
Stand: 03.08.2009), allerdings sind diese noch deutlich schwerer als unsere Erde.
Der Nachweis extrasolarer Planeten geschieht im wesentlichen durch vier indirekte Methoden:
Messung der Dopplerverschiebung, astrometrisch, Transit, Microlensing[Ben08,
Mao08]. Bei der Doppler-Methode misst man das Spektrum des Zentralsterns und kann so
dessen radiale Bewegung feststellen. Ist das System nicht allzu weit entfernt, kann unter
Umständen auch eine transversale Bewegung des Sterns beobachtet werden. Beim Transit
verdeckt ein Planet seinen Stern für eine gewisse Zeit und beim Microlensing wird
die Ablenkung des Lichts eines weit entfernten Sterns durch den Stern und den Planeten
berücksichtigt.
Ziel der Arbeit:
Ziel dieser Arbeit ist es, ein beliebiges Planetensystem und dessen beobachtbaren Einfluß
auf sein Zentralgestirn zu simulieren. Dabei soll zunächst das Spektrum des Zentralgestirns
aus einer Datenbank geladen werden. In Abhängigkeit der Beobachtungsparameter
ist anschliessend die Lichtkurve und die Veränderung des Spektrums aufgrund des Dopplereffekts,
dem Transit und dem Microlensing zu bestimmen.
Im Einzelnen:
• Einarbeitung in die notwendigen Grundlagen der Planetenbewegung und des Microlensings.
• Simulation eines Planetensystems und Berechnung der Bewegung des Zentralgestirns.
• Einlesen des Standardspektrums und Berechnung der Dopplerverschiebung.
• Lichtkurven und Microlensing berechnen.

Voraussetzungen:
• Grundkenntnisse in der Astronomie.
• Grundkenntnisse in C/C++ sind hilfreich.
Literatur
[Ben08] D. P. Bennett. Detection of Extrasolar Planets by Gravitational Microlensing. In J. W.
Mason, editor, Exoplanets, pages 47–88. Springer, 2008.
[Mao08] S. Mao. Introduction to Gravitational Microlensing. arXiv:0811.0441 [astro-ph], Nov 2008.
[MQ95] Michel Mayor and Didier Queloz. A Jupiter-mass companion to a solar-type star. Nature,
378:355–359, 1995.
[WF92] A. Wolszczan and D. A. Frail. A planetary system around the millisecond pulsar
PSR1257+12. Nature, 355:145–147, 1992.
Anschrift:
ITP: Institut für Theoretische Physik, Universität Stuttgart
Pfaffenwaldring 57 // IV
70550 Stuttgart
VISUS: Institut für Visualisierung und Interaktive Systeme, Universität Stuttgart
Nobelstrasse 15
70569 Stuttgart