L'émission rouge étendue : luminescence des poussières galactiques et extragalactiques

par Stéphane Darbon

Thèse de doctorat en Rayonnement et plasmas

Sous la direction de Jean-Pierre Sivan.

Soutenue en 1999

à Aix-Marseille 1 , en partenariat avec Université de Provence. Section sciences (autre partenaire) .

mots clés

• Rayonnement infrarouge
• Spectroscopie infrarouge
• Luminescence atmosphérique
• Milieu interplanétaire
• Poussière interplanétaire
• Diffusion atmosphérique

Résumé

Nous nous sommes attachés à mieux comprendre les mécanismes qui produisent l'Émission Rouge Étendue et, à travers elle, la nature des grains interstellaires. La recherche de l'ÉRÉ a été étendue, avec succès, hors de notre Galaxie. Tout d'abord dans le halo poussiéreux de la galaxie M82, assimilable à une gigantesque nébuleuse par réflexion. Ensuite, dans la région HII 30 Dorade (LMC) présentant des conditions physico-chimiques différentes de celles rencontrées dans notre milieu interstellaire. L'ÉRÉ a aussi été observée dans des objets galactiques présentant des conditions physiques particulières. Dans la région HII compacte SH 152, le maximum de l'ÉRÉ (i) est localisé plus près de l'étoile excitatrice que celui des UIR et (ii) coi͏̈ncide avec l'émission thermique des poussières, renforçant l'hypothèse des grains comme porteurs de l'ÉRÉ. D'autre part, l'étude de nébuleuses par réflexion éclairées par des étoiles froides (Teff<10000K) montre l'absence de l'ÉRÉ, suggérant l'existence d'un seuil dans le processus d'excitation. Les caractéristiques spectrales de l'ÉRÉ sont identiques dans les galaxies extérieures et dans la notre ; largeur à mi-hauteur et position du maximum de l'ÉRÉ sont fortement corrélées et dépendent étroitement de la densité de rayonnement émise par la source excitatrice. Le continuum de diffusion observé dans tous les spectres a été comparé à des modèles théoriques prenant en compte différents paramètres (composition des grains, distribution en taille, rugosité,. . . ). L'ensemble de ce travail constitue certainement l'étude la plus globale à ce jour du phénomène ÉRÉ. Il pose des contraintes observationnelles sévères sur les comparaisons avec les résultats de laboratoire. Sur la base de ceux disponibles, le silicium, sous forme de nano-cristaux, apparaît comme le matériaux pouvant expliquer à la fois la diffusion et l'ÉRÉ. Le débat sur la poussière interstellaire est relancé en remettant en cause la place prépondérante attribuée jusqu'ici au carbone.

Titre traduit

Extended red emission : luminescence of galactic and extragalactic dust

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