Chimie de déséquilibre des atmosphères d'exoplanètes à haute métallicité à l'époque du JWST // Disequilibrium chemistry of exoplanets’ high-metallicity atmospheres in JWST times

En un peu plus de deux ans d'exploitation scientifique, le JWST a révolutionné notre compréhension des exoplanètes et de leurs atmosphères. La mission spatiale ARIEL, qui sera lancée en 2029, contribuera bientôt à cette révolution. L'une des principales découvertes rendues possibles par la qualité exceptionnelle des données du JWST est que les atmosphères des exoplanètes sont en déséquilibre chimique. Un traitement complet du déséquilibre est complexe, en particulier lorsque les atmosphères sont riches en métaux, c'est-à-dire lorsqu'elles contiennent en abondance significative des éléments autres que l'hydrogène et l'hélium. Dans un premier temps, notre projet étudiera numériquement l'étendue du déséquilibre chimique dans les atmosphères des cibles du JWST suspectées d'avoir des atmosphères riches en métaux. Nous utiliserons à cette fin un modèle photochimique interne. Dans un deuxième temps, notre projet explorera l'effet de la chimie super-thermique comme moteur du déséquilibre chimique. Cela permettra d'obtenir des informations inédites sur la chimie des atmosphères riches en métaux, avec le potentiel de jeter un nouvel éclairage sur les trajectoires chimiques et évolutives des exoplanètes de faible masse.
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In little more than two years of scientific operations, JWST has revolutionized our understanding of exoplanets and their atmospheres. The ARIEL space mission, to be launched in 2029, will soon contribute to this revolution. A main finding that has been enabled by the exquisite quality of the JWST data is that exoplanet atmospheres are in chemical disequilibrium. A full treatment of disequilibrium is complex, especially when the atmospheres are metal-rich, i.e. when they contain in significant abundances elements other than hydrogen and helium. In a first step, our project will numerically investigate the extent of chemical disequilibrium in the atmospheres of JWST targets suspected to have metal-rich atmospheres. We will use towards that end an in-house photochemical model. In a second step, our project will explore the effect of super-thermal chemistry as a driver of chemical disequilibrium. This will offer previously-unexplored insight into the chemistry of metal-rich atmospheres, with the potential to shed new light into the chemical and evolutionary paths of low-mass exoplanets.

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Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’univers
Service : Direction d’Astrophysique
Laboratoire : Laboratoire de dynamique des étoiles des (Exo) planètes et de leur environnement
Ecole doctorale : Science de la Terre et de l’Environnement et Physique de l’Univers Paris (STEPUP)
Directeur de thèse : Garcia Muñoz Antonio
Organisme : CEA
Laboratoire : DRF/IRFU DAp/LDE3

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’univers
Service : Direction d’Astrophysique