Kemiska modeller utvecklade för att hjälpa till att begränsa utsläppen av föroreningar från bilmotorer används för att studera atmosfären hos heta exoplaneter som kretsar nära deras stjärnor. Resultaten av ett samarbete mellan franska astronomer och tillämpade förbränningsexperter kommer att presenteras av Dr Oliva Venot och Dr Eric Hébrard vid European Week of Astronomy and Space Science (EWASS) 2018 i Liverpool.

Stora planeter som liknar Neptunus eller Jupiter, kretsar 50 gånger närmare sin stjärna än vad jorden gör från solen, tros bestå av väterik gas vid temperaturer mellan ett och tre tusen grader Celsius, cirkulerar med enorma hastigheter på nästan 10, 000 kilometer i timmen. Med dessa extrema förhållanden, samspelet mellan olika fysiska processer, såsom vertikal transport, cirkulation eller bestrålning, kan driva atmosfärerna hos dessa heta exoplaneter ur kemisk jämvikt, resulterar i avvikelser som är svåra att förklara genom vanliga astrofysiska modeller och observationer.

Venot, av Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques, förklarar:"Vårt teams filosofi när det gäller att lösa problem är att söka efter och importera väl beprövade metoder från vilket annat område som helst när de finns. Tillbaka 2012, vi märkte först överlappningen av temperatur- och tryckförhållanden mellan atmosfärerna hos heta Jupiters och bilmotorer. Kemiska nätverk utvecklade för bilmotorer är mycket robusta som ett resultat av år av intensiv FoU, laboratoriestudier och validering genom jämförelse med ett flertal mätningar utförda under olika förhållanden. Bilmodellerna är giltiga för temperaturer upp till över 2, 000 grader Celsius och ett brett spektrum av tryck, så är relevanta för studiet av en stor mångfald av varma och varma exoplanetatmosfärer."

Projektet växte fram ur ett första samarbete mellan Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux och Laboratoire Réactions et Génie des Procédés i Nancy. Under de senaste sex åren, teamet har utvecklat modeller för den kemiska sammansättningen av heta Jupiter och varma Neptunus atmosfärer baserade på ett eller flera nätverk av kemiska reaktioner. Dessa kemiska nätverk har gjorts tillgängliga genom en databas med öppen tillgång och är nu allmänt använda och erkända i det internationella astrofysiksamfundet.

"Det är en viktig del av vårt teams filosofi att göra indata och verktyg tillgängliga för samhället, säger Hébrard, från University of Exeter.

Förutom bilprovning, teamet har också utnyttjat expertis hos forskare som arbetar med partikelacceleratorer. Data om molekylers förmåga att absorbera ultraviolett ljus har, hittills, varit tillgänglig huvudsakligen i rumstemperatur. Experiment vid synkrotronanläggningar vid Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques kommer att möjliggöra mätningar vid temperaturer som är relevanta för exoplanetatmosfärer.

"Andra forskningsfält har en viktig roll att spela i karaktäriseringen av den fantastiska mångfalden av världar i universum och i vår förståelse av deras fysiska och kemiska natur, säger Venot.