Excitation collisionnelle des molécules soufrées par des projectiles lourds et légers pour des applications interstellaires et cométaires

Collisional rate coefficients of sulfur-bearing molecules induced by light and heavy colliders for interstellar and cometary applications

• Auteur / Autrice : Amélie Godard
• Direction : François Lique
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 02/12/2024
• Etablissement(s) : Université de Rennes (2023-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : S3M
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de physique (Rennes)
• Jury : Président / Présidente : Ludovic Biennier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Lique, Dominique Bockelée-Morvan, Marcelino Agúndez, Tomás González Lezana, Lucile Rutkowski
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Christophe Loison, Gerrit Groenenboom

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matière interstellaire

Comètes

Collisions (astrophysique)

Cosmochimie

Mots clés libres

Astrochimie

Taux de collisions

Milieu Interstellaire

Comètes

Soufre

Astrochemistry

Rate Coefficients

Interstellar Medium

Comets

Sulfur

Résumé

La connaissance des milieux astrophysiques provient principalement des spectres moléculaires capturés par les télescopes. Leur interprétation repose souvent sur les taux de collisions, qui font défaut pour de nombreuses molécules, limitant ainsi l’exploitation des observations. La chimie du soufre restant énigmatique, modéliser précisément les abondances des espèces soufrées peut apporter des pistes sur le problème du soufre manquant. Dans ce but, des taux de collisions pour CCS et ses isotopologues en collision avec He ont été calculés via une approche quantique, permettant de réviser leurs abondances dans le milieu interstellaire et d'apporter de nouvelles perspectives sur leur chimie. En parallèle, des taux de collisions pour CS en collision avec CO et H2O ont été calculés, permettant d'interpréter les spectres d'émission de CS dans les atmosphères cométaires à grandes et courtes distances héliocentriques. Une nouvelle approche statistique a été employée et s'est avérée prometteuse pour les futures études de systèmes collisionnels d'intérêt cométaire. L'interprétation de futures observations à l'aide des données calculées dans ce travail de thèse devrait offrir de nouvelles perspectives sur la chimie de ces molécules et, ainsi, sur le problème du soufre manquant.

The main knowledge gathered from astrophysical media comes from molecular spectra captured by telescopes. The interpretation of these spectra often relies on collisional rate coefficients, which are lacking for many molecules, thus limiting the full exploitation of these observations. Since sulfur chemistry remains a puzzling issue in astrochemistry, accurately modeling the abundances of key sulfur-bearing species can provide new insights into what is known as the missing sulfur problem. To this end, rate coefficients for CCS and its isotopologues in collisions with He were produced using quantum approaches to model their abundances in the interstellar medium, allowing for a revision of their abundance and offering new insights into their chemistry. In parallel, rate coefficients for the excitation of CS due to collisions with both CO and H2O were produced, enabling the interpretation of CS emission spectra in cometary atmospheres at both large and short heliocentric distances. A newly developed statistical approach was employed for this task and has proven to be a promising method for future studies of collisional systems of cometary interest. The interpretation of future observations using the data computed in this thesis is expected to provide further insights into the chemistry of these molecules and, consequently, into the missing sulfur problem.