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Energetic Particle Impact on the Chemistry of Exoplanet Atmospheres

Descrizione del progetto

Le rivelazioni dei raggi cosmici e dei brillamenti stellari sugli esopianeti

I primi modelli atmosferici degli esopianeti si concentravano in gran parte sulle reazioni fotochimiche indotte dalle radiazioni a raggi X e ultraviolette; ciononostante, anche le particelle e i fenomeni ad alta energia, quali le particelle energetiche stellari, i raggi cosmici galattici, i brillamenti stellari e le espulsioni di massa coronale, innescano reazioni complesse, provocando uno squilibrio chimico e la formazione delle prime molecole organiche. Sostenuto dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto EPICEA mira a creare metodi di simulazione completi ed end-to-end in grado di tenere esplicitamente conto delle particelle altamente energetiche. Il quadro di riferimento combinerà modelli di trasporto delle particelle con modelli aggiornati di cinetica chimica, un flusso di lavoro il cui impiego permetterà di ricavare i tassi di ionizzazione e di modellare gli spettri osservabili di trasmissione ed emissione.

Obiettivo

Exoplanet atmospheres are shaped by the high-energy environments of their host stars. Beyond XUV photons, energetic particles (EPs)—Galactic cosmic rays (GCRs) and stellar energetic particles (SEPs) from flares and CMEs—drive ionisation, heating, and secondary radiation that alter chemistry and observables. With JWST now delivering the first hints of photochemical disequilibrium, robust interpretation requires time-resolved, star-specific EP forcing, which is largely absent from current models.

EPICEA will deliver the first end-to-end method linking stellar EP generation to exoplanet spectra. WP1 computes time- and energy-resolved SEP+GCR spectra at the planets magnetosphere boundary, using flare frequency distributions, CME statistics, and Parker-transport modelling across stellar mass, age, and activity sample. WP2 couples these fluxes to wind–magnetosphere simulations and field-aligned transport, producing precipitation/ionisation maps and multi-band auroral synthetic spectra (radio, UV, IR). WP3 propagates these inputs through photochemistry (STAND) and radiative transfer (petitRADTRANS) codes, quantifying disequilibrium tracers (e.g. HCN, C_2H_2, HNO_3, SO_2) and generating synthetic spectra.

The result will be a public library of datasets: fluxes, ionisation maps, chemistry responses, and spectral templates, tailored for JWST and Ariel. By explicitly including stellar variability and EP forcing, EPICEA aims to advance beyond scaled-solar approximations, opening new pathways to constrain star–planet interactions, the atmospheric evolution of sub-Neptunes, and the robustness of biosignatures of exoplanets around active stars.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinatore

DUBLIN INSTITUTE FOR ADVANCED STUDIES
Contributo netto dell'UE
€ 252 728,64
Indirizzo
BURLINGTON ROAD 10
4 Dublin
Irlanda
Regione
Ireland Eastern and Midland Dublin
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Partner (1)