Minerva Fast Track Fellowship für Eva-Maria Ahrer
Eva-Maria Ahrer, Postdoktorandin in der von Laura Kreidberg geleiteten Abteilung Atmosphärenphysik der Exoplaneten (APEx) des MPIA in Heidelberg, ist von der Max-Planck-Gesellschaft mit einem Minerva Fast Track-Stipendium ausgezeichnet worden. Dies erlaubt der Wissenschaftlerin ab Januar 2026 den Aufbau einer eigenen Arbeitsgruppe, die sich der Erforschung der Vielfalt und der Entstehungsgeschichte von Exoplaneten widmet.
Die Beobachtung von Planeten um andere Sterne zählt zu den größten Herausforderungen der modernen Astrophysik. Erst 1995 wurde der erste dieser sogenannten Exoplaneten um einen sonnenähnlichen Stern entdeckt. Sie werden von ihren Muttersternen um Größenordnungen überstrahlt und haben aufgrund der riesigen Entfernungen von der Erde nur einen winzigen Winkelabstand von ihrem Stern. Über 90 Prozent der bis heute etwa 6000 bekannten Exoplaneten wurden deshalb indirekt entdeckt - z.B. durch die Wirkung ihrer Schwerkraft auf die Bewegung des Muttersterns oder durch sogenannte Transits. Dabei läuft ein Planet aus unserer Sicht vor seinem Mutterstern entlang und verdunkelt diesen etwas.
Heute – 30 Jahre später – eröffnen die größten erdgebundenen Teleskope wie die der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile und vor allem das James Webb Weltraumteleskop (JWST) völlig neue Möglichkeiten, die Eva-Maria Ahrer in Ihrem Forschungsprojekt „Understanding the diversity and formation history of exoplanets in the JWST era“ (Verständnis der Vielfalt und Entstehungsgeschichte von Exoplaneten in der JWST-Ära) nutzen möchte.
Eva-Maria Ahrer plant mit Ihrer neuen Arbeitsgruppe die Untersuchung der Atmosphären von Exoplaneten. Dies schließt nicht nur die Erforschung von klimatischen Bedingungen oder Wolkenstrukturen ein, sondern darüber hinaus auch die ihrer chemischen Zusammensetzung. Sowohl an den ESO-Teleskopen als auch am JWST ist das MPIA auch durch Instrumentierungsbeiträge und viele andere wissenschaftliche Projekte direkt beteiligt.
Das Verfahren, welches die promovierte Astrophysikerin anwenden wird, basiert auf den oben genannten Transits und man bezeichnet es deshalb als Transit- oder Transmissions-Spektroskopie.
„Es gibt Exoplanetensysteme, bei denen wir direkt in Richtung der Ebene schauen, in der die Planeten um ihren Mutterstern kreisen. Dabei kommt es regelmäßig zu Vorübergängen (Transits) eines Planeten vor dem Stern – ähnlich, wie wir von der Erde aus gelegentlich die weiter innen kreisenden Planeten Merkur und Venus vor der Sonnenscheibe entlanglaufen sehen können. Bei solchen Vorübergängen kommt es nicht nur zu einer charakteristischen Abschwächung des Sternenlichts durch den sich in der Sichtlinie befindenden Planeten, sondern der Mutterstern durchstrahlt mit seinem Licht auch die Atmosphäre des Planeten. Genau dieses Licht möchte ich untersuchen. Kennt man die Eigenschaften des unverfälschten Sternenlichts, kann man aus den Unterschieden viele Eigenschaften der Planetenatmosphäre messen“, sagt Eva-Maria Ahrer.
Die Unterschiede offenbaren sich im Spektrum des Lichts. Ein Spektrum entsteht, wenn man Licht in seine einzelnen Farben bzw. Wellenlängen aufspaltet. Bei genügend hoher Auflösung zeigen sich im Spektrum charakteristische Absorptionslinien und -bänder, die von Molekülen und Atomen – also in der Planetenatmosphäre – verursacht werden. Wie bei einem Fingerabdruck lässt sich so nicht nur die Zusammensetzung bestimmen, sondern auch viele andere physikalische Parameter, die die Bedingungen vor Ort beschreiben.
Mit Ihrem Projekt will Eva-Maria Ahrer einige zentrale Fragen der Erforschung von Exoplaneten angehen: Wo und wie entstehen diese Planeten? Welche Vielfalt gibt es bei den Planeten und deren Atmosphären? Woraus bestehen sie und welche Bedingungen herrschen vor Ort?
Um dieses Ziel zu erreichen, sollen verschiedene Typen von Exoplaneten untersucht werden – darunter solche, die man aus unserem eigenen Planetensystem bisher nicht kannte. Dazu zählen sogenannte Heiße Jupiter, also Gasplaneten ähnlich unseres Jupiters, die sich aber relativ nah bei ihrem Mutterstern befinden und daher viel höhere Temperaturen haben. Aber auch neptunähnliche Planeten, die kühler sind, bis hin zu Gesteinplaneten wie den sogenannten Super-Erden. Letztere sind massereicher und größer als die Erde, könnten aber ansonsten ähnliche Eigenschaften haben.
Und so berührt das Projekt auch eine der zentralen Fragen unserer Zeit: Gibt es im Universum weitere Planeten mit günstigen Bedingungen, die die Entstehung von Leben auch dort ermöglichen? Konkrete Hinweise darauf können fast ausschließlich erfolgreiche Beobachtungen der Planetenatmosphären liefern.
Für Ihr Projekt konnte Eva-Maria Ahrer bereits erfolgreich Beobachtungszeit an den Teleskopen der ESO und am JWST einwerben. Letzteres ist besonders wichtig, wenn es um die Messung von Signaturen in den Exoplanetenatmosphären geht, die sich erst bei infraroten Wellenlängen offenbaren. Genau hier liegt die Stärke des JWST.
Die Förderung der neuen Forschungsgruppe beginnt im Januar 2026 und ist ausgelegt auf 4 Jahre.
Neben Eva-Maria Ahrer wird die Minerva-Gruppe mindestens aus einem Postdoc und einem Doktoranden bestehen.
Das Minerva Fast Track Programm der Max-Planck-Gesellschaft bietet herausragenden Wissenschaftlerinnen die Möglichkeit einer langfristigen Karriereplanung nach der Promotion. Es wurde 2014 zunächst in den MPG-Sektionen Chemie, Physik und Technik als ein Baustein zur Erhöhung des Frauenanteils in wissenschaftlichen Führungspositionen eingeführt - unter Wahrung höchster Qualitätsstandards.
MINERVA Fast Track - Programm der MPG
KJ/EMA