Mit der Entdeckung des ersten Exoplaneten um einen Hauptreihenstern begann 1995 eine neue Ära in der Astro- und Planetenphysik. Bis heute sind mehr als 4000 Exoplaneten nachgewiesen, von fast 1000 sind sowohl Masse als auch Radius bekannt und damit ihre mittlere Dichte. Wie Ansgar Reiners von der Universität Göttingen in seinem Überblicksvortrag im Rahmen dieses WE-Heraeus-Seminars, das vom 21. bis 23. Oktober stattfand, betonte, sind darunter Planeten, zu denen es in unserem Sonnensystem keine Entsprechung gibt. Heute stehen die Klassen der Super-Erden und Mini-Neptune im wissenschaftlichen Fokus. Super-Erden haben eine Dichte wie die terrestrischen Planeten, sind aber deutlich größer; Mini-Neptune entsprechen unseren Eisplaneten, haben aber eine kleinere Masse.

Im Zentrum einer typischen Super-Erde erreicht der Druck 2 TPa und die Temperatur 8000 K, Bedingungen, die weit extremer sind als im Erdkern. Um die Struktur und Dynamik dieser Planeten zu verstehen, muss das Verhalten von planetaren Materialien bei diesen extremen Bedingungen bestimmt werden. Fortschritte in der Hochdruckphysik, bei statischen Experimenten mit Diamantstempelzellen, bei dynamischen Methoden mit Stoßwellen, und Kombinationen davon, erlauben es mit neuartiger Röntgendiagnostik erstmals, physikalische Eigenschaften unter diesen Bedingungen zu messen. Die Entwicklung solcher Methoden stellte Ulf Zastrau am Beispiel des Hochenergiedichte-Instruments am European XFEL vor. Ähnlich wie die Experimente macht die theoretische Beschreibung von Materie unter extremen Bedingungen Fortschritte; die dabei notwendige Sorgfalt wurde in einem Block zu ab-initio Simulationen herausgearbeitet. Exemplarisch hat June Wicks von der Johns-Hopkins-Universität in ihrem Vortrag die verschiedenen experimentellen Zugänge zusammengebracht, zu deren Interpretation Simulationen verwendet und aufgezeigt, wie sich die Ergebnisse zur Bestimmung des Aufbaus von Exoplaneten nutzen lassen.

Leider mussten wir das Seminar wegen der stark zunehmenden Zahl an Sars-CoV-2 Infektionen kurzfristig online abhalten. Mit Hilfe des Physikzentrums gestaltete sich die Umstellung erfreulich einfach und war in der Durchführung unproblematisch. Natürlich haben wir die Möglichkeit zu einem persönlichen und informellen Austausch vor Ort vermisst. Wir danken der WE-Heraeus-Stiftung für die großzügige Unterstützung und die professionelle Organisation, die durch kurzfristige Änderungen vor einige Herausforderungen gestellt wurde.

Prof. Dr. Ronald Redmer, Universität Rostock
Dr. Gerd Steinle-Neumann, Bayerisches Geoinstitut Bayreuth
Dr. Zuzuna Konôpková, European XFEL Schenefeld