Chemische modellen die zijn ontwikkeld om de uitstoot van verontreinigende stoffen door automotoren te helpen beperken, worden gebruikt om de atmosferen te bestuderen van hete exoplaneten die dicht bij hun sterren cirkelen. De resultaten van een samenwerking tussen Franse astronomen en toegepaste verbrandingsexperts zullen worden gepresenteerd door Dr. Oliva Venot en Dr. Eric Hébrard tijdens de European Week of Astronomy and Space Science (EWASS) 2018 in Liverpool.

Grote planeten vergelijkbaar met Neptunus of Jupiter, die 50 keer dichter bij hun ster draaien dan de aarde vanaf de zon, worden verondersteld te zijn samengesteld uit waterstofrijk gas bij temperaturen tussen de één en drieduizend graden Celsius, circuleren met enorme snelheden van bijna 10, 000 kilometer per uur. Met deze extreme omstandigheden, het samenspel van verschillende fysieke processen, zoals verticaal transport, circulatie of bestraling, kan de atmosferen van deze hete exoplaneten uit chemisch evenwicht drijven, resulterend in afwijkingen die moeilijk te verklaren zijn door middel van standaard astrofysische modellen en waarnemingen.

Venot, van het Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques, legt uit:"De filosofie van ons team bij het oplossen van problemen is het zoeken naar en importeren van beproefde methoden uit elk ander veld, wanneer ze bestaan. In 2012 we zagen voor het eerst de overlap van temperatuur- en drukomstandigheden tussen de atmosfeer van hete Jupiters en automotoren. Chemische netwerken die zijn ontwikkeld voor automotoren zijn zeer robuust dankzij jarenlange intensieve R&D, laboratoriumonderzoek en validatie door vergelijking met talrijke metingen die onder verschillende omstandigheden zijn uitgevoerd. De automodellen zijn geldig voor temperaturen tot boven de 2, 000 graden Celsius en een breed scala aan drukken, dus relevant zijn voor de studie van een grote diversiteit aan warme en hete exoplaneetatmosferen."

Het project is voortgekomen uit een eerste samenwerking tussen het Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux en het Laboratoire Réactions et Génie des Procédés in Nancy. In de afgelopen zes jaar, het team heeft modellen ontwikkeld van de chemische samenstelling van hete Jupiter- en warme Neptunus-atmosferen op basis van een of meer netwerken van chemische reacties. Deze chemische netwerken zijn beschikbaar gesteld via een open access database en worden nu op grote schaal gebruikt en erkend in de internationale astrofysische gemeenschap.

"Het is een belangrijk onderdeel van de filosofie van ons team om inputgegevens en tools beschikbaar te maken voor de gemeenschap, " zegt Hébrard, van de Universiteit van Exeter.

Naast het testen van auto's, het team heeft ook gebruik gemaakt van de expertise van onderzoekers die werken aan deeltjesversnellers. Gegevens over het vermogen van moleculen om ultraviolet licht te absorberen hebben, daten, voornamelijk verkrijgbaar bij kamertemperatuur. Experimenten bij synchrotronfaciliteiten van het Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques zullen metingen mogelijk maken bij temperaturen die relevant zijn voor exoplaneetatmosferen.

"Andere onderzoeksgebieden spelen een belangrijke rol bij de karakterisering van de fantastische diversiteit van werelden in het heelal en bij ons begrip van hun fysieke en chemische aard, ' zegt Venot.