Evolution des très petites particules de poussière dans le cycle cosmique de la matière : méthodes de séparation aveugle de sources et spectro-imagerie avec le télescope spatial Spitzer

• Auteur / Autrice : Olivier Berné
• Direction : Christine Joblin, Yannick Deville
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astrophysique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Poussière cosmique

Composés aromatiques polycycliques

Spectroscopie infrarouge

Mots clés libres

Hydrocarbures polycycliques aromatiques

Milieu interstellaire

Disques protoplanétaires

Régions HII

Nébuleuse par réflexion

Nébuleuse planétaire

Poussière

Méthodes de séparation aveugles de sources

Spectro-imagerie infrarouge spatiale

Résumé

Les très petites particules de poussière carbonée dominent l'émission dans l'infrarouge (IR) moyen d'un grand nombre d'objets astrophysiques de notre galaxie, et celui des galaxies extérieures. Il est admis que les bandes observées dans ces spectres sont dues à l'émission d'hydrocarbures polycycliques aromatiques (PAH) ou de populations proches chimiquement des PAH. Cependant l'origine des variations de la forme de ces spectres suivant l'environnement considéré reste inexpliquée. Afin de progresser sur cette question, nous avons appliqué des algorithmes de séparation aveugle de sources aux données de spectro-imagerie de nébuleuses par réflexion obtenues avec le télescope spatial Spitzer de la NASA. Cette analyse nous a permis de mettre en évidence l'évolution physico-chimique des très petites particules de poussière : les macromolécules de type PAH sont produites par évaporation de très petits grains sous l'effet du champ ultraviolet et ensuites ionisées. Cette évolution, intimement liée aux conditions physiques du milieu, est à l'origine des variations spectrales observées dans ces nébuleuses. Ces résultats nous ont permis d'obtenir une base de spectres pour l'analyse de l'émission des très petites particules de poussière dans le cycle cosmique de la matière. Nous avons montré qu'il est possible d'expliquer la forme du spectre infrarouge moyen observé dans les nébuleuses planétaires et les disques protoplanétaires en la reliant aux conditions physiques qui règnent dans ces objets. L'étude de ces environnements circumstellaires nous a également permis de mettre en évidence de nouvelles populations de très petites particules. . .

Very small carbonaceous dust particles dominate the mid-infrared emission of a large number of astrophysical objects of our and external galaxies. It is commonly admitted that the bands detected in the observed spectra are due to the emission of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) or populations that are chemically similar to these PAHs. However, the origin of the variations of the shape of these spectra depending on the considered environment remains unexplained. In order to provide new insights into this issue, we have applied Blind Signal Separation methods to spectro-imagery data of reflection nebulae observed with NASA's Spitzer space telescope. This analysis allowed us to unveil the physical and chemical evolution of very small dust particles: free PAH-type macromolecules are formed from the evaporation of very small grains under the effect of ultra-violet radiation and then ionized. This evolution which is strongly connected to the local physical conditions is at the origin of the observed spectral variations in these nebulae. Based on the results we were able to construct a set of template spectra for the analysis of the emission of very small dust particles at different steps of the cosmic cycle of matter. We show that it is possible to explain the shape of the mid-infrared spectra of planetary nebulae and protoplanetary disks by linking it to the physical conditions prevailing in the objects. . .