Diffuse Interstellar Bands (DIBs) : a new look at an old problem

by Meriem El Yajouri

Doctoral thesis in Astronomie et Astrophysique

Under the supervision of Rosine Lallement.

defended on 07-11-2018

in Paris Sciences et Lettres , under the authority of École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine) , in a partnership with GEPI- Galaxies, Etoiles, Physique, Instrumentation (laboratoire) , Observatoire de Paris (établissement opérateur d'inscription) and Galaxies, Etoiles, Physique, Instrumentation (laboratoire) .


  • Abstract

    Diffuse interstellar bands (DIBs) represent a century-old mystery: none of the hundreds of bands could be identified with certainty with a specific carrier, at the very likely exception of the buckminsterfullerene cation C60+. Identifying and quantifying the amount of the large interstellar carbonaceous molecules that are very likely responsible for the DIBs is mandatory: DIB carriers likely represent the largest amount of organic matter in the Universe and are an important piece of the chain of processes that govern the interstellar/stellar cycle.Up to recently, most of the DIB studies have had as a unique goal the identification of the carriers, and to do so have been focusing on a limited number of hot, distant and reddened stars, using increasingly powerful instruments. This thesis marks a turning point in the methods and goals associated with the DIBs, an evolution allowed and motivated by the increasing number of stellar surveys with high multiplex instruments. As a matter of fact, it is possible today to gather massive amounts of data, both from the point of view of the number of target stars and from the point of view of the number of DIBs simultaneously observed. This has opened the way to new types of studies, more ambitious goals, and, importantly, new potential comparisons with laboratory data. This thesis presents a large number of DIB extractions and four of these novel analyses :- Methods of extraction and search for new DIBs.- Statistical studies of the link between DIB strengths and the physical properties of their hosting clouds.- Tomographic studies of the carriers on large and small spatial scales.- Line profile extractions based on carefully selected sightlines, studies of their substructures and spatial variability and subsequent constraints on their potential molecular carriers.

  • Alternative Title

    Les Bandes Interstellaires Diffuses (DIBs) : de nouvelles solutions pour un problème ancien


  • Abstract

    Les bandes interstellaires diffuses (DIBs) représentent un mystère centenaire : aucune des centaines de bandes n'a pu être identifiée avec certitude avec un porteur spécifique, à l'exception très probable du cation buckminsterfullerène C60+. Il est obligatoire d'identifier et de quantifier la quantité de grosses molécules carbonées interstellaires qui sont très probablement responsables des DIBs : Les porteurs de DIB représentent probablement le plus grand réservoir de matière organique dans le Milieu interstellaire (MIS) et constituent un élément important de la chaîne des processus qui régissent le cycle interstellaire/stellaire. Jusqu'à récemment, la plupart des études liées aux DIBs avaient pour objectif unique l'identification des porteurs et, pour ce faire, se concentraient sur un nombre limité d'étoiles chaudes, distantes et rougies. Mon travail de recherche en thèse marque un tournant dans les méthodes et les objectifs associés aux DIBs, une évolution permise et motivée par le nombre croissant de relevés stellaires avec des instruments de plus en plus puissants à haute résolution spectrale. En effet, il est aujourd'hui possible de recueillir des quantités massives de données, tant du point de vue du nombre d'étoiles cibles que du point de vue du nombre de DIBs observées simultanément. Cela a ouvert la voie à de nouveaux types d'études, à des objectifs plus ambitieux et, surtout, à de nouvelles comparaisons potentielles avec les données de laboratoire. Ma thèse présente un grand nombre d'extractions de DIBs et quatre de ces nouvelles analyses :- Méthodes d'extraction et recherche de nouvelles DIBs.- Lien avec les propriétés physiques des nuages.- Constitution de bases de données pour la cartographie du MIS.- Tomographie des structures individuelles.- Des extractions de profils de DIBs basées sur des lignes de visée soigneusement sélectionnées, des études de leurs sous-structures et de leur variabilité spatiale et des contraintes subséquentes sur leurs porteurs moléculaires potentiels.


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