Chimica di non-equilibrio nelle atmosfere esoplanetarie

🇬🇧 English version at the bottom of the page← Tutti i progetti di tirocinio

Responsabile del tirocinio: Daniele Locci (email: daniele.locci @inaf.it)

Studio degli effetti della radiazione stellare ad alta energia sulla composizione chimica delle atmosfere planetarie mediante il modello numerico di chimica e fotochimica cp_zephyr. Possibili attività:

• Deviazioni dall’equilibrio chimico. Variare le abbondanze elementali per individuare i trend delle deviazioni dall’equilibrio termochimico in funzione del vertical mixing e della luminosità X. Il lavoro comprende il calcolo dei profili chimici e degli spettri sintetici e la creazione di strumenti per l’analisi dei dati.
• Effetti della radiazione ionizzante. Esplorare lo spazio dei parametri stellari e planetari per individuare le condizioni in cui gli effetti della radiazione ionizzante sono più evidenti.
• Eventi transitori. Simulare la risposta della chimica atmosferica a eventi transitori, come flare o aumenti temporanei dell’irraggiamento XUV, e i tempi di ritorno allo stato stazionario.
• Evoluzione temporale. Seguire come cambia la composizione chimica dell’atmosfera mentre questa evolve per effetto della fotoevaporazione, lungo la storia di attività della stella.

Figura 1 Profili verticali di abbondanza di acqua (H₂O) e metano (CH₄) nel caso di un pianeta gigante gassoso. I profili sono stati ottenuti assumendo tre diversi profili di temperatura, che differiscono per una stratosfera più o meno calda. Le diverse linee colorate descrivono l’equilibrio chimico e due modelli in condizioni di disequilibrio chimico basati su diverse parametrizzazioni.

← Torna all’elenco dei progetti di tirocinio

🇬🇧 English version

Supervisor: Daniele Locci (email: daniele.locci @inaf.it)

Study of the effects of high-energy stellar radiation on the chemical composition of planetary atmospheres, using the chemistry and photochemistry code cp_zephyr. Possible activities:

• Departures from chemical equilibrium. Vary the elemental abundances to identify trends in the departures from thermochemical equilibrium as a function of vertical mixing and X-ray luminosity. The work includes computing chemical profiles and synthetic spectra and building data analysis tools.
• Effects of ionising radiation. Explore the stellar and planetary parameter space to find the conditions under which the effects of ionising radiation are most evident.
• Transient events. Simulate the response of atmospheric chemistry to transient events, such as flares or temporary increases in XUV irradiation, and the time needed to return to a steady state.
• Time evolution. Follow how the chemical composition of the atmosphere changes as the atmosphere evolves through photoevaporation, over the star’s activity history.

Figure 1 Vertical abundance profiles of water (H₂O) and methane (CH₄) for a gas giant planet. The profiles were computed assuming three different temperature profiles, which differ in having a hotter or cooler stratosphere. The coloured lines show chemical equilibrium and two chemical disequilibrium models based on different parametrisations.

← Back to the list of internship projects