CRIRES-POP Spektren von kühlen Sternen

Die Entdeckung und Charakterisierung von Exoplaneten hängt wesentlich von einem guten Verständnis der Sterne ab, um die sie kreisen. Für die Suche nach erdähnlichen Planeten in habitablen Zonen rücken M-Typ Zwergsterne immer mehr in den Mittelpunkt des Interesses, da deren niedrige Massen und Leuchtkräfte eine einfachere Entdeckung von Planeten in der Größe der Erde ermöglichen sollten. Diese Sterne beobachtet man aufgrund ihrer Temperatur am besten im Nah-Infrarot (NIR) Bereich des Spektrums. Allerdings fehlt ein hochqualitativer, beobachtungsbasierter Spektralatlas für M-Zwerge. Für die Suche nach erdähnlichen Planeten bildet daher die Charakterisierung des NIR Spektrums solcher Sterne eine wichtige Voraussetzung.
Das Schließen dieser Lücke ist das Ziel des vorliegenden Projekts: die detaillierte Erforschung des NIR Spektrums eines M-Zwerges mit besonderer Berücksichtigung jener Bereiche, in denen Indikatoren für die Charakterisierung von Planeten vermutet werden. Dafür werden wir ein hoch-aufgelöstes Spektrum des M-Zwergs Barnards Stern verwenden, welches im Rahmen des CRIRES-POP Projekts aufgenommen wurde. CRIRES-POP ist eine öffentliche Datenbank hoch-qualitativer NIR Spektren mit hoher spektraler Auflösung, welche Sterne unterschiedlichster Spektraltypen umfasst. Zwischen den Spektren von M-Zwergen und M-Riesensternen gibt es eine große Überlappung in Hinblick auf die auftretenden atomaren und molekularen Linien. Daher werden wir auch die CRIRES-POP Spektren mehrerer kühler Riesen in unsere Analyse miteinbeziehen.
Unsere Analyse wird neben einer umfassenden Linienidentifikation auch die Messung von Elementhäufigkeiten und Isotopenverhältnissen, sowie die Bestimmung globaler Sternparameter umfassen, also eine komplette Beschreibung jedes analysierten Sterns. Bei der Linienidentifikation werden wir unseren Schwerpunkt auf die Messung schwacher Linien und die Analyse von Linienblends legen, was wiederum zu einer Verbesserung von Linienlisten und Atmosphärenmodellen beitragen wird. Zur Häufigkeitsbestimmung werden wir die Beobachtungen mit synthetischen Spektren vergleichen, wobei die große Abdeckung in Wellenlänge (1-5 µm) ein großer Vorteil sein wird. Die Sternparameter wie Leuchtkraft, Radius und Temperatur werden wir aus zusätzlichen Beobachtungen wie optischen Spektren, Farben und Variabilitätsinformationen bestimmen. Diese vollständige Charakterisierung wird die hoch-qualitativen Spektren von CRIRES-POP zu einer wichtigen Referenz für künftige Forschung machen.
Zusammenfassend wird das vorliegende Projekt die bislang detailliertes Analyse eines M-Zwerg Spektrums durchführen, insbesondere in jenen Bereichen, in denen Indikatoren für Planeten erwartet werden. Neben dem Beitrag zum Aufbau einer öffentlichen Bibliothek von hoch-aufgelösten Infrarotspektren wird dieses Projekt insbesondere eine genaue Beschreibung eines M-Zwerg Spektrums liefern und damit die wachsende Nachfrage der Exoplanet-Forschung für solch eine Referenz bedienen.