Des hydrocarbures aromatiques polycliques à leurs agrégats : études observationnelles et théoriques

From PAH to PAH PAH : observationnal and theoretical studies

• Auteur / Autrice : Mathias Rapacioli
• Direction : Christine Joblin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astrophysique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Clusters (chimie)

Composés aromatiques polycycliques

Spectroscopie infrarouge

Matière interstellaire

Mots clés libres

Milieu interstellaire

Agrégats moléculaires

Spectro-imagerie

Liaisons fortes

Spectroscopie infrarouge Monte Carlo

Résumé

Nous avons analysé des données de spectro-imagerie obtenues par le satellite Infrared Space Observatory en appliquant une décomposition en valeurs singulières. Ce travail a permis de montrer que les PAH sont produits par photoévaporation de très petits grains très probablement des agrégats de PAH. Des simulations Monte Carlo d'échange ont permis d'obtenir les structures les plus stables de ces agrégats qui sont formés d'empilements. L'étude de la compétition entre l'évaporation et le refroidissement par émission IR a permis de caractériser les conditions astrophysiques favorables à la stabilité des agrégats de PAH. Leur croissance par coalescence a été modélisées à l'aide d'un modèle combinant des approches classiques et quantiques. Cette étude montre que ces agrégats se forment très facilement dans le milieu interstellaire. Les spectres harmoniques de ces agrégats ont été calculés ce qui a permis de proposer une interprétation aux principaux motifs du spectre IR des petits grains.

Spectro-imagery data obtained with the Infrared Space Observatory are analyzed applying the singular value decomposition method. This work shows that the emission is carried by PAHs and an additional population of aromatic Very Small Grains (VSGs). It was found that they produce free PAHs by photoevaporation leading to the PAH clusters hypothesis. A minimal size per cluster and a minimum UV absorption power for their dissociation were estimated. A parallel tempering Monte Carlo search of the structures with lowest energy of such clusters was performed adopting a classical potential energy. This work shows that the growth proceeds by stacking. A molecular dynamic model combining a classical and a quantum approach has been developed to study the PAH cluster growth. The comparison between the evaporation rate calculated using a statistical approach and the infrared emission rate allows to determine the astrophysical conditions favorable to the PAH clusters stability.