Herzlichen Glückwunsch zur bestandenen Defensio, Simon Schleich!

Herzlichen Glückwunsch zur bestandenen Defensio, Simon Schleich!

Was ist die atmosphärische Zusammensetzung von Exoplaneten? Welche Informationen darüber können wir aus Beobachtungen des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) gewinnen? Und wie zuverlässig sind diese Ergebnisse?

Diesen Fragen hat sich Simon Schleich im Verlauf seines Doktorats gewidmet. Seit der Entdeckung der ersten Planeten außerhalb des Sonnensystems (Exoplaneten) vor mehr als 30 Jahren hat sich unser Wissen um mehr als 6000 solcher Objekte erweitert. Spektroskopische Beobachtungen dieser Exoplaneten ermöglichen uns, Informationen über die thermochemische Zusammensetzung ihrer Atmosphären zu gewinnen. Mit dem daraus gewonnenen Wissen lassen sich Fragen über die physikalischen Prozesse in den Atmosphären von Exoplaneten, wie die Bildung von Wolken oder den Ablauf von chemischen Reaktionen, beantworten. Wir können damit außerdem weitreichendere Fragen zur Entstehung und Entwicklung von Exoplanetensystemen auf den Grund gehen.

Um die Atmosphären von Exoplaneten zu charakterisieren, verwenden wir Methoden der Bayes-Statistik. Diese Methoden verlangen von uns, dass wir die ihnen zugrunde liegenden spektroskopischen Beobachtungen robust analysieren. Simon hat sich in seinem Forschungsprojekt der Frage gewidmet, wie entscheidend Unsicherheiten in diesem Analyseprozess für die Herleitung der atmosphärischen Charakteristika von Gasriesen sind. Er hat dafür das atmosphärische Spektrum des Exoplaneten WASP-39 b produziert. Die Reduktion von JWST-Daten ist ein komplexer Prozess, der aus vielen einzelnen Schritten besteht. Durch einen Vergleich von Ergebnissen, die mit leicht unterschiedlichen Spektren erzielt wurden, hat er gezeigt, dass bestimmte hergeleitete atmosphärische Charakteristika, wie etwa der Anteil an Schwefeldioxid in der Atmosphäre, stark von diesen Differenzen beeinflusst werden. Das ist speziell dann relevant, wenn aus diesen Eigenschaften weiteres Wissen über die physikalischen und chemischen Prozesse in einer Atmosphäre hergeleitet wird.

Außerdem hat sich Simon in seinem Forschungsprojekt den Annahmen gewidmet, auf denen die Modelle basieren, die die Atmosphären von Exoplaneten repräsentieren. Mit einer breit angelegten Studie hat er den Einfluss der vertikalen Temperaturstruktur in Exoplanetenatmosphären untersucht. Seine Untersuchungen haben ergeben, dass die einfache Annahme einer isothermen Struktur die Ergebnisse atmosphärischer Charakterisierungen maßgeblich beeinflussen und zu Fehlern führen kann.

Neueste Ergebnisse des JWST und die erwarteten Beobachtungen von zukünftigen Missionen wie dem Ariel-Weltraumteleskop fordern von uns, dass wir die Methoden, mit denen wir die Atmosphären von Exoplaneten charakterisieren, weiterentwickeln und genau untersuchen. Derzeit arbeitet Simon an einem Antrag für das Erwin-Schrödinger-Stipendium, im Rahmen dessen er ganze Populationen von Exoplaneten untersuchen und diese Themen weiter erforschen möchte.

Meine Zeit am Institut für Astrophysik hat meine Entwicklung als Forscher und als Mensch maßgeblich geprägt. Meine Betreuer*innen und VISESS haben es mir ermöglicht, mich kontinuierlich nicht nur im Rahmen meiner Forschungsgruppe, sondern auch im breiteren Forschungsumfeld von VISESS und in internationalen Kollaborationen kontinuierlich auszutauschen und weiterzuentwickeln.