# Photochemical hazes dramatically alter temperature structure and atmospheric circulation in 3D simulations of hot Jupiters

**Authors:** Maria E. Steinrueck, Tommi Koskinen, Panayotis Lavvas, Vivien Parmentier, Sebastian Zieba, Xianyu Tan, Xi Zhang, Laura Kreidberg  
**arXiv:** [2305.09654](https://arxiv.org/abs/2305.09654)  
**Date:** 2023-05-16  
**Summary page:** https://www.summarizepaper.com/fr/paper/2305.09654v1/

## Key points

- Les brumes photochimiques peuvent se former dans les atmosphères des exoplanètes chaudes et expliquer les caractéristiques spectrales observées.
- Elles ont le potentiel d'altérer la structure thermique et la circulation atmosphérique de ces planètes, mais n'ont pas été prises en compte dans les modèles de circulation générale jusqu'à présent.
- Les simulations GCM incluent des brumes photochimiques comme traceur radiativement actif entièrement couplé à la dynamique atmosphérique.
- La force du retour radiatif des brumes dépend fortement des propriétés optiques supposées des brumes.
- Pour les brumes de suie, on observe l'apparition de deux inversions thermiques distinctes séparées par un minimum local autour de 10$^{-5}$ bar causée par une remontée sur le côté jour qui mêle l'air avec une faible abondance de brume vers le haut. Le jet équatorial s'étend et ralentit. La distribution horizontale des brumes reste relativement similaire aux simulations sans traceurs radiativement passifs.
- Pour les brumes du type Titan, le jet équatorial accélère et s’étend à des pressions beaucoup plus basses, ce qui entraîne une distribution 3D très différente des autres types de traceurs ou des particules solides.
- Des études expérimentales et observationnelles supplémentaires seront cruciales pour comprendre le rôle jouer par cette forme particulière d’aero-pollution sur les atmosphères d’exoplanètes.
- Dans le spectre d’emission du côtés jour, pour les 2 types de particules solides considérés ici, l’amplitude des caractère proches infrarouges est réduite tandis que le flux émis à partir longueurs d’onde plus longues ($>$4 $\mu$m) augmente significativement.
- Le retour radiatif provoquée par cette forme particulière d’aero-pollution conduit à une augmentation sensible du flux émis en phase ainsi qu’une redistribution significative du flux reçu en fonction du temps sur plusieurs longueurs d’onde infrarouges principalement dues au fait que l’

## Summary

Les brumes photochimiques sont susceptibles de se former dans les atmosphères des exoplanètes à l'environnement chaud et pourraient expliquer les pentes de diffusion fortes et les caractéristiques spectrales atténuées observées dans leurs spectres de transmission. L'absorption et la diffusion par ces brumes ont le potentiel d'altérer considérablement la structure thermique et la circulation atmosphérique de ces planètes, mais elles n'ont pas été prises en compte dans les modèles de circulation générale (GCM) jusqu'à présent. Les simulations GCM que nous avons réalisées pour HD 189733b incluent des brumes photochimiques comme traceur radiativement actif entièrement couplé à la dynamique atmosphérique. La force du retour radiatif des brumes dépend fortement des propriétés optiques supposées des brumes. Pour les brumes de suie, on observe l'apparition de deux inversions thermiques distinctes séparées par un minimum local autour de 10$^{-5}$ bar causée par une remontée sur le côté jour qui mêle l'air avec une faible abondance de brume vers le haut. Le jet équatorial s'étend et ralentit. La distribution horizontale des brumes reste relativement similaire aux simulations sans traceurs radiativement passifs. Pour les brumes du type Titan, le jet équatorial accélère et s’étend à des pressions beaucoup plus basses, ce qui entraîne une distribution 3D très différente des autres types de traceurs ou des particules solides. Des études expérimentales et observationnelles supplémentaires seront donc cruciales pour comprendre le rôle jouer par cette forme particulière d’aero-pollution sur les atmosphères d’exoplanètes. Dans le spectre d’emission du côtés jour, pour les 2 types de particules solides considérés ici, l’amplitude des caractère proches infrarouges est réduite tandis que le flux émis à partir longueurs d’onde plus longues ($>$4 $\mu$m) augmente significativement. Le retour radiatif provoquée par cette forme particulière d’aero-pollution conduit à une augmentation sensible du flux émis en phase ainsi qu’une redistribution significative du flux reçu en fonction du temps sur plusieurs longueurs d’onde infrarouges principalement dues au fait que l’emission est plus forte depuis le côtés jour que depuis celui nuit.