Fra bilmotorer til eksoplaneter

Kemiske modeller, der er udviklet til at hjælpe med at begrænse emission af forurenende stoffer fra bilmotorer, bruges til at studere atmosfæren på varme eksoplaneter, der kredser tæt på deres stjerner. Resultaterne af et samarbejde mellem franske astronomer og anvendte forbrændingseksperter vil blive præsenteret af Dr. Oliva Venot og Dr. Eric Hébrard på European Week of Astronomy and Space Science (EWASS) 2018 i Liverpool.

Store planeter, der ligner Neptun eller Jupiter, kredser 50 gange tættere på deres stjerne, end Jorden gør fra Solen, menes at være sammensat af brintrig gas ved temperaturer mellem et og tre tusinde grader Celsius, cirkulerer med enorme hastigheder på næsten 10, 000 kilometer i timen. Med disse ekstreme forhold, samspillet mellem forskellige fysiske processer, såsom lodret transport, cirkulation eller bestråling, kan drive atmosfæren på disse varme exoplaneter ud af kemisk ligevægt, resulterer i afvigelser, der er vanskelige at forklare gennem standard astrofysiske modeller og observationer.

Venot, fra Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques, forklarer:"Vores teams filosofi med at løse problemer er at søge efter og importere velprøvede metoder fra ethvert andet felt, når de findes. Tilbage i 2012, vi lagde først mærke til overlapningen af ​​temperatur og trykforhold mellem atmosfærerne i varme Jupiters og bilmotorer. Kemiske netværk udviklet til bilmotorer er meget robuste som følge af mange års intens F &U, laboratorieundersøgelser og validering gennem sammenligning med talrige målinger udført under forskellige forhold. Bilmodellerne er gældende for temperaturer op til over 2, 000 grader Celsius og en lang række tryk, så er relevante for undersøgelsen af ​​en stor mangfoldighed af varme og varme exoplanetatmosfærer. "

Projektet voksede ud af et indledende samarbejde mellem Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux og Laboratoire Réactions et Génie des Procédés i Nancy. I løbet af de sidste seks år har teamet har udviklet modeller af den kemiske sammensætning af varme Jupiter og varme Neptun -atmosfærer baseret på et eller flere netværk af kemiske reaktioner. Disse kemiske netværk er blevet gjort tilgængelige via en open access -database og er nu meget udbredt og anerkendt i det internationale astrofysikfællesskab.

"Det er en vigtig del af vores teams filosofi at stille inputdata og værktøjer til rådighed for samfundet, "siger Hébrard, fra University of Exeter.

Ud over test af biler, teamet har også trukket på ekspertisen fra forskere, der arbejder med partikelacceleratorer. Data om molekylers evne til at absorbere ultraviolet lys har, til dato, hovedsagelig været tilgængelig ved stuetemperatur. Eksperimenter på synkrotronfaciliteter på Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques gør det muligt at foretage målinger ved temperaturer, der er relevante for eksoplanetatmosfærer.

"Andre forskningsområder spiller en vigtig rolle i karakteriseringen af ​​den fantastiske mangfoldighed af verdener i universet og i vores forståelse af deres fysiske og kemiske natur, «siger Venot.