Recherche de signatures spectrales de cations aromatiques dans l'absorption diffuse interstellaire : confrontation spectroscopie de laboratoire, observations astronomiques

par Nathalie Boudin

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Philippe Bréchignac.

Soutenue en 2001

à Paris 11, Orsay .


  • Résumé

    Les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (PAHs) sont maintenant reconnus comme un constituant important de la phase gazeuse du milieu interstellaire. Cette famille de molécules et en particulier leurs dérives ioniques semble être l'un des candidats les plus prometteurs pour l'identification des Bandes Diffuses Interstellaires (DIBs). Ces bandes d'absorption sont observées dans le visible sur des spectres d'étoiles masquées par des nuages. L'identification de PAHs comme molécules responsables de ces bandes ne peut se faire que par comparaison directe avec des spectres de PAHs obtenus dans des conditions se rapprochant le plus possible de celles du milieu interstellaire. Ces conditions de basse température et d'absence de collisions ont été reconstituées en laboratoire grâce à la technique du jet supersonique. Un complexe de van der Waals PAH-Ar est alors ionise par ionisation résonnante à deux photons. L'absorption par cet ion d'un photon laser visible accordable provoque le départ de l'atome d'argon, et la détection de cette dissociation au spectromètre de masse permet, l'obtention du spectre du cation PAR. Grâce a cette technique, les spectres du phénylacétylène(+)-Ar et de l'acénaphthène(+)-Ar ont pu être enregistrés. Le profil spectral des bandes est large et lorentzien, indiquant une dynamique intramoléculaire dominée par des mécanismes de conversion interne ultrarapide. Deux campagnes d'observations au Télescope Bernard Lyot du Pic du Midi ont permis la recherche systématique de ces bandes larges grâce à un protocole d'observation et à un traitement des données spécifiques. Des limites supérieures d'abondance on été déterminées pour cinq cations PAHs. Les zones d'absorption interstellaire repérées dans nos spectres sont de largeur variable et certaines sont vraisemblablement le résultat d'une combinaison de l'absorption de plusieurs espèces. D'après nos mesures entre 525 et 840 nm, l'absorption interstellaire diffuse représente 87 % de l'absorption interstellaire.


  • Résumé

    Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) are now recognized as an important constituent of the interstellar medium gaseous phase. This family of molecules and in particular their ionic derivatives seems to be one of the most promising candidates for identification of the Diffuse Interstellar Bands (DIBs). These absorption bands are observed in the visible spectral range in the spectra of stars partially masked by gas cloud. The possible identification of PAHs as molecules responsible for these bands must be done through direct comparison with PAHs spectra recorded in conditions as close as possible to those of the interstellar medium. These low temperature and collision-free conditions can be recreated in the laboratory with supersonic beams. A van der Waals complex PAH-Ar is then ionized by resonant two-photon ionization. The ion absorption of a tunable visible laser photon causes the argon departure, and the detection of this dissociation by a mass spectrometer allows the recording of the PAH cation spectrum. Using this technique, the spectra of phenylacetylene(+)-Ar and of acenaphthene(+)-Ar could be obtained. The spectral profile is wide and lorentzian, showing an intramolecular dynamics dominated by ultrafast internal conversion. Two observation campaigns with the Télescope Bernard Lyot at the Pic du Midi allowed us to perform a systematic search for this broad bands, thanks to specific observational protocole and data processing. Upper-limits of abundance were determined for five PAH cations. Interstellar absorption zones identified in our spectra are of variable width and some of them are very likely the result of a combination due to several species. According to our measurements between 525 and 840 nm, the diffuse interstellar absorption represents 87 % of the interstellar absorption in front of BD +404220 star.

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Informations

  • Détails : XVIII-206 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.191-196

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  • Cote : M/Wg ORSA(2001)348

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