Motivation
In der Planetenphysik stellen sich heute zwei fundamentale Fragen: „Wie hat sich unser Sonnensystem gebildet?“ und „Ist unser Sonnensystem einzigartig?“. Durch die Entdeckung neuer Planetensysteme in der vergangenen Dekade und dem Vergleich mit unserem eigenen ist man den Antworten auf diese Fragen einen wesentlichen Schritt näher gekommen. Das Wissen über extrasolare Planeten legt die Randbedingungen der Theorien über die Planetenbildung fest. Um die Planetenbildung in Einzelheiten zu verstehen, untersucht man kleine Körper z. B. Kometen, deren Materie aus der Anfangszeit des Planetensystems besteht. Fügt man das Wissen über die Einzelheiten unseres Sonnensystems und über extrasolare Planeten zusammen, dann ergibt sich ein tieferes Verständnis für die Entstehung von Planeten. Ein weiterer Schritt ist die Erforschung von Planeten innerhalb und außerhalb unseres Sonnensystems, auf denen sich möglicherweise Leben entwickelt hat. Welche physikalischen Prozesse während der Planetenentwicklung schaffen die Bedingungen dafür, dass sich Leben bilden kann und erhalten bleibt? Das ist eine Frage, die nicht nur die Forscher motiviert, sondern auch mit großem Interesse von der allgemeinen Öffentlichkeit verfolgt wird.
Suche nach extrasolaren Planeten
Ziel der Suche nach extrasolaren Planeten ist es, unsere Kenntnis der möglichen Arten von Planetensystemen zu vervollständigen. Neben den heute schon bekannten sternnahen Jupiter-großen Planeten geht es darum, auch terrestrische Planeten nachweisen zu können. Die CoRoT-Mission sucht mit der Transitmethode nach extrasolaren Planeten. Missionsziele sind neben der seismologischen Untersuchung ausgewählter Sterne die Entdeckung von Gesteinsplaneten und langperiodischen Planeten. Das hat man erreicht mit der Entdeckung eines Gesteinsplaneten mit zwei Erdradien, CoRoT-7b, und eines jupiterähnlichen Planeten mit 95 Tagen Umlaufzeit, CoRoT-9b. Insgesamt hat CoRoT 24 von 188 Transitplaneten entdeckt (Stand: 13. Dez. 2011) Zur Suche nach Jupiter- großen Planeten und zur Unterstützung der CoRoT-Mission werden zwei Weitwinkelteleskope eingesetzt: BEST in Südfrankreich, BEST II in Chile. Die Detektion der Planeten erlaubt es schließlich, die grundlegenden Planetenparameter, wie Orbit, Masse, Radius und mittlere Dichte, zu bestimmen. In Zukunft soll die Suche nach Transits durch weitere Standorte, wie dem Projekt ASTEP in der Antarktis, ausgedehnt werden.
Planetenatmosphären
Extrasolare Planeten
Ziel der Untersuchung extrasolarer Planeten ist es, ihre Zusammensetzung näher zu bestimmen, um Rückschlüsse auf ihre Entstehung und Entwicklung ziehen zu können. Für terrestrische Planeten steht darüber hinaus die Frage nach möglichen Anzeichen für Leben im Vordergrund. Da extrasolare Planeten nicht in situ untersucht werden können, muss Untersuchung der Zusammensetzung ihrer Atmosphären durch Spektroskopie erfolgen. Die chemische Zusammensetzung von Atmosphären terrestrischer extrasolarer Planeten wird für verschiedene Entwicklungsstadien, Umgebungsbedingungen und Muttersterne modelliert. Die Simulationen dienen der wissenschaftlichen Interpretation der Ergebnisse von COROT und der Vorbereitung auf zukünftige Missionen wie Darwin.
Planeten und Monde unseres Sonnensystems
Untersucht werden die Atmosphären der terrestrischen Planeten (Venus, Mars) aber auch von Monden (Titan) um ein weitgehenderes Verständnis der Entwicklung von Atmosphären der Planeten unseres Sonnensystems zu erhalten.
Gas- und Staubkomponente in Kometen
Kometen sind die am wenigsten modifizierten Körper im Sonnensystem und geben Auskunft über die Frühzeit seiner Entstehung. Zum Verständnis der Entstehung von Kometen in verschiedenen Regionen der proto-planetaren Scheibe muss die chemische Zusammensetzung für eine statistisch signifikante Zahl von Objekten bestimmt werden. Dies geschieht durch den Vergleich der Zusammensetzung der Gas- und Staubkomponente der Koma möglichst vieler verschiedener Kometen. Diese Daten erhält man in erster Linie durch bodengebundene spektroskopische Messungen von Kometen. In Zukunft werden durch die Satellitenmessungen der Rosetta-Mission auch in situ Daten zur Verfügung stehen, die eine detaillierte Untersuchung der Kometenkoma erlauben. Zur wissenschaftlichen Interpretation der bodengebundenen und der in situ Daten, werden Modelle der dynamischen und chemischen Prozesse in der Koma entwickelt.
Methoden
Die wissenschaftlichen Aufgaben werden mit verschiedenen Methoden bearbeitet, die sowohl Messungen und ihre Analyse, als auch theoretische Modellrechnungen beinhalten. Im Vordergrund stehen dabei Beteiligungen an Satellitenmissionen (CNES-Mission CoRoT und ESA-Mission Rosetta), aber auch missionsvorbereitende und -begleitende Messungen mit bodengebundenen Teleskopen.
Die Methoden im Einzelnen sind: