Des modèles chimiques développés pour aider à limiter les émissions de polluants par les moteurs de voitures sont utilisés pour étudier les atmosphères des exoplanètes chaudes en orbite près de leurs étoiles. Les résultats d'une collaboration entre des astronomes français et des experts en combustion appliquée seront présentés par le Dr Oliva Venot et le Dr Eric Hébrard lors de la Semaine européenne de l'astronomie et des sciences spatiales (EWASS) 2018 à Liverpool.

De grosses planètes semblables à Neptune ou Jupiter, en orbite 50 fois plus près de leur étoile que la Terre ne le fait du Soleil, sont supposés être composés de gaz riche en hydrogène à des températures comprises entre mille et trois mille degrés Celsius, circulant à des vitesses énormes de près de 10, 000 kilomètres par heure. Avec ces conditions extrêmes, l'interaction de divers processus physiques, comme le transport vertical, circulation ou irradiation, peut conduire les atmosphères de ces exoplanètes chaudes hors de l'équilibre chimique, résultant en des écarts difficiles à expliquer à l'aide de modèles et d'observations astrophysiques standard.

Venot, du Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques, explique :« La philosophie de notre équipe dans la résolution de problèmes est de rechercher et d'importer des méthodes éprouvées de n'importe quel autre domaine lorsqu'elles existent. En 2012, nous avons d'abord remarqué le chevauchement des conditions de température et de pression entre les atmosphères des Jupiters chauds et des moteurs de voitures. Les réseaux chimiques développés pour les moteurs de voitures sont très robustes grâce à des années de R&D intense, études en laboratoire et validation par comparaison avec de nombreuses mesures effectuées dans diverses conditions. Les modèles de voitures sont valables pour des températures jusqu'à plus de 2, 000 degrés Celsius et une large gamme de pressions, sont donc pertinents pour l'étude d'une grande diversité d'atmosphères d'exoplanètes chaudes et chaudes."

Le projet est né d'une première collaboration entre le Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux et le Laboratoire Réactions et Génie des Procédés à Nancy. Au cours des six dernières années, l'équipe a développé des modèles de la composition chimique des atmosphères chaudes de Jupiter et de Neptune chaudes basés sur un ou plusieurs réseaux de réactions chimiques. Ces réseaux chimiques ont été mis à disposition via une base de données en libre accès et sont désormais largement utilisés et reconnus dans la communauté astrophysique internationale.

« C'est une partie importante de la philosophie de notre équipe de mettre les données d'entrée et les outils à la disposition de la communauté, " dit Hébrard, de l'Université d'Exeter.

En plus des tests de voitures, l'équipe s'est également appuyée sur l'expertise des chercheurs travaillant sur les accélérateurs de particules. Les données sur la capacité des molécules à absorber la lumière ultraviolette ont, à ce jour, été disponible principalement à température ambiante. Des expériences dans les installations synchrotron du Laboratoire interuniversitaire des systèmes atmosphériques permettront d'effectuer des mesures à des températures pertinentes pour les atmosphères des exoplanètes.

« D'autres domaines de recherche ont un rôle important à jouer dans la caractérisation de la fantastique diversité des mondes de l'Univers et dans notre compréhension de leur nature physique et chimique, " dit Venot.