Modélisation de spectres infrarouges de molécules cométaires

Modelling of infrared spectra of cometary molecules

• Auteur / Autrice : Pierre Hardy
• Direction : Cyril Richard, Philippe Rousselot
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2022
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Carnot-Pasteur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne

Mots clés

Mots clés libres

Spectroscopie

Infrarouge

Comètes

Modélisation

Spectroscopy

Infrared

Comets

Modelling

Résumé

La composition chimique des comètes est un outil important pour une bonne compréhension de la formation du système solaire. Grâce à la sonde spatiale Rosetta et ses observations in situ par spectroscopie de masse de la comète 67P/Tchourioumov-Guérassimenko, de nouvelles espèces chimiques ont été détectées. L'objectif de cette thèse est d'utiliser ces résultats pour fournir les données moléculaires nécessaires à la détection de certaines de ces espèces dans d'autres comètes depuis le sol. De telles données moléculaires permettront une bonne modélisation du spectre infrarouge de ces espèces et, par conséquent, ouvriront la possibilité de les détecter avec les générations actuelles et futures de spectromètres proche infrarouge (comme le CRIRES+ au Très Grand Télescope de 8m ou d'autres futurs instruments du Télescope géant européen de 39 m). Des algorithmes et des codes adaptés aux mouvements de grande amplitude (pour les rotateurs internes tels que -CH3, -NH2, -OH, -SH) seront développés. Des calculs en chimie quantique permettront de prédire les longueurs d'onde ainsi que les intensités en absorption et en émission nécessaires à la détection de ces espèces. Ce travail sera réalisé en collaboration avec des expérimentateurs (filière AILES du Synchrotron SOLEIL). S'il apparaît que certaines espèces pourraient être observées, l'étudiant participera également à une analyse des données d'archives disponibles avec des télescopes de classe 8-m ou des propositions d'observations avec des instruments comme CRIRES+.

The chemical composition of comets is an important tool for a good understanding of solar system formation. Thanks to the Rosetta spacecraft and its in situ observations by mass spectroscopy of the comet 67P/Churyumov-Gerasimenko new chemical species in comets have been detected. The objective of this PhD is to use these results to provide the molecular data necessary for detect some of these species in other comets with ground-based facilities. Such molecular data will permit a good modeling of the infrared spectrum of these species and, consequently, will open the possibility of detecting them with the present and future generations of near-infrared spectrometers (such as CRIRES+ at the 8-m Very Large Telescope or future instruments on the 39-m Extremely Large Telescope). Algorithms and codes adapted for large amplitude motions (for internal rotators such as -CH3, -NH2, -OH, -SH) will be developed. Some computations in quantum chemistry will permit to predict the wavelengths as well as intensities in absorption and emission necessary to the detection of these species. This work will be performed in collaboration with experimentalists (AILES line of Synchrotron SOLEIL). If it appears that some species could be observed the student will also participate to some analysis of archive data available with 8-m class telescopes of proposals for instruments like CRIRES+.