Chimie du milieu interstellaire : du diffus au dense

Chemistry of the interstellar medium : from diffuse to dense

• Auteur / Autrice : Maxime Ruaud
• Direction : Valentine Wakelam
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astrophysique, plasma, nucléaire
• Date : Soutenance le 03/10/2016
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde)
• Partenaire(s) de recherche : : Université Bordeaux-I (1971-2013)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux
• Jury : Président / Présidente : Jean-Christophe Loison
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Christophe Loison, Anne Dutrey, Maryvonne Gerin, Eric Herbst, Franck Hersant
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Karine Demyk, Patrice Theulé

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cosmochimie

Matière interstellaire

Nuages moléculaires

Mots clés libres

Milieu interstellaire

Astrochimie

Chimie gaz-grain

Simulations numériques

Interstellar medium

Astrochemistry

Gas-grain chemistry

Numerical simulations Unité de

Résumé

L’évolution chimique des phases les plus diffuses aux plus denses du milieu interstellaireest un processus continu : la composition chimique du milieu interstellairedans une phase dépend de sa composition dans sa phase antérieure.Les études, qui s’intéressent à la chimie du milieu dense et froid ainsi qu’à l’évolutionde sa composition au cours du temps, font de fortes hypothèses sur son évolutiondepuis le milieu diffus.L’objectif de ma thèse a donc été de suivre l’évolution de la chimie de la matièreinterstellaire du milieu diffus jusqu’à la formation des nuages denses.J’ai pour cela utilisé un modèle de chimie gaz-grain dépendant du temps que j’aisignificativement contribué à améliorer pour la partie chimie de surface. J’ai dansun premier temps suivi une approche "classique" (c.-à-d. : semblable aux études préexistantes)de la modélisation des régions froides. Cela m’a permis d’étudier en détailles processus physiques et chimiques à l’origine de la complexité moléculaire dans lesnuages denses et froids et de comparer les prédictions du modèle avec les études existantes.Dans une deuxième partie, j’ai appliqué ce modèle pour suivre l’évolution de lacomposition chimique du milieu interstellaire au cours du processus de formation desnuages moléculaires à partir du milieu diffus. Pour cette étude, j’ai utilisé les résultatsd’une simulation hydrodynamique à l’échelle galactique. Cela m’a permis de montrerque l’histoire de l’évolution des conditions physiques dans les phases antérieures à laformation des nuages moléculaires peut avoir un impact significatif sur la compositionchimique de ces derniers.

The chemical evolution from the most diffuse parts of the interstellar medium tothe formation of dense clouds is a continuous process : the chemical composition inone phase depends on the chemical composition in the previous one.However, most studies of the time dependent chemistry in the cold and dense interstellarmedium make strong assumptions on the transition between diffuse and densemedium.The goal of my thesis was to study the chemical evolution of the interstellar mediumfrom the most diffuse parts to the formation of dense clouds in a continuousway.To do so, I used a time dependent gas-grain model that I significantly contributedto improve for the treatment of the surface chemistry. In a first part, I followed a "classical"approach (i.e. : similar to most of the pre-existing studies) to model cold denseclouds. This allowed me to study in details the physical and the chemical mechanismsresponsible for the chemical complexity of dense clouds and to compare the modelpredictions with the existing literature. In a second part, I applied this model to followthe evolution of the chemical composition during the formation process of denseclouds from the diffuse medium. I used results from an hydrodynamical simulation ofthe interstellar medium at galactic scales. This study allowed me to show that the pastphysical history of each particles that form the dense clouds have a significant impacton their chemical composition.