LERMA UMR8112

Laboratoire d’Études du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique et Atmosphères



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Réactivité sur les surfaces froides

par François Dulieu, Jean-Hugues Fillion, Mathieu Bertin, Stephan Diana - publié le , mis à jour le

Membres

Francois Dulieu (Prof – Responsable scientifique), Saoud Baouche (Ingénieur), Henda Chaabouni (MCF), Vincent Cobut (MCF), Emanule Congiu (MCF), Stéphane Diana (Ingénieur) , Francois Lachèvre (Technicien), Henri Lemaître (Doctorant), Audrey Moudens (MCF), Thanh Nguyen (Doctorante).

Contexte : Comment se forment les molécules sur les surfaces froides ?

Les molécules de notre quotidien telles que l’eau ou le gaz carbonique, ont existé bien avant la naissance de la Terre. Les observations radio-astronomiques sont capable de retracer cette préhistoire chimique, surtout si les molécules sont dans la phase gazeuse. Mais c’est en phase solide que les molécules complexes sont vraisemblablement synthétisées, et sont alors très difficilement observables. C’est pourquoi, l’astrophysique de laboratoire doit explorer la synthèse des molécules sur les surfaces froides, et ainsi apporter les réponses nécessaires concernant cet aspect fondamental caché aux nouvelles observations. A cette fin nous construisons des dispositifs expérimentaux spécifiques dédiées à cette thématique.

L’équipe Réactivité sur des surfaces froides est une équipe de physique expérimentale hébergée par l’Université de Cergy Pontoise, qui s’intéresse à l’évolution des atomes et des molécules sur des surfaces d’intérêt astrophysique. Elle étudie en particuliers la réactivité des atomes et molécules mais aussi tous les processus qui lui sont associés, tels que le collage, la diffusion et la désorption.
L’équipe utilise des jet atomiques et moléculaires qu’elle fait interagir avec des surfaces (graphite, silicates, glace…) qui peuvent être refroidies à très basse température (> 6 K) afin de se placer dans les conditions extrêmes du milieu interstellaire.

Dispositifs expérimentaux

L’équipe dispose de deux dispositifs instrumentaux complémentaires pour mener ses études.

  • FORMOLISM – Développée depuis 2001.


UHV
2 jets atomiques et moléculaires (H, N, O, CO, NO, H2CO...), en projet source de nanograins (Coronène).
Surfaces : un échantillon amovible (graphite, or ou silicate) et un dispositif direct de croissance contrôlée de glace (amorphe, poreuse, cristalline…).
Gamme de température de surface 6-300K, en projet 10-800K.
Détection par spectrométrie de Masse (4 modes) : Composition des jets, détection directe pendant exposition, désorption programmée en température, énergie interne des atomes ou molécules.
Spectroscopie Infrarouge d’Absorption en incidence rasante.
Détection laser (REMPI 2+1) couplée à un temps de vol.

  • VENUS – Développée depuis 2011

Jusqu’à 5 jet atomiques (2 actuellement)
Surfaces : Porte échantillon rotatif avec 3 surfaces.
Gamme de température (10-300K)
Détection par spectrométrie de Masse (4 modes) : Composition des jets, détection directe pendant exposition, désorption programmée en température, énergie interne des atomes ou molécules.
Spectroscopie Infrarouge d’Absorption par Réflexion en incidence rasante.

Etudes récentes

  • Synthèses des molécules : H2O (Chaabouni et al 2012), NH2OH (Congiu et al 2012), Oxydes d’azotes (Minissale et al 2013, 2014), CO2 (Noble et al 2011, Minissale et al 2012,2014)…
  • Diffusion et désorption de l’oxygène à basse température : La diffusion des atomes O est plus rapide qu’attendue à basse température (< 10 K) (Minissale et al 2013, 2014, Congiu et al 2014), mais son énergie de désorption est plus élevée qu’on l’estimait précédemment (Minissale et al submitted).

  • Désorption chimique : Démonstration expérimentale (Dulieu et al 2013, Minissale & Dulieu 2014). Une étape importante pour faire le lien entre la chimie sur les grains et les observations en phase gazeuse
  • Désorption thermique : Importance de la surface et du faible taux de couverture dans l’étude la désorption thermique (Noble et al 2012a,b).
  • Morphologie de la glace : lors de la synthèse et sous l’action des réactions de formation de H2 la glace devient amorphe et compacte : (Accolla et al 2012, 2013)

Séminaires à venir

Vendredi 23 octobre 2020, 14h00
téléconférence Zoom,
The role of molecular filaments in the origin of the IMF
Philippe ANDRÉ
CEA, Laboratoire d’Astrophysique AIM Paris-Saclay
résumé :
The origin of the stellar initial mass function (IMF) is one of the most debated
issues in astrophysics. I will discuss new insights into this problem based on a systematic census of prestellar cores and molecular filaments in nearby clouds taken as part of the Herschel Gould Belt survey, as well as higher-resolution observations with APEX/ArTéMiS and ALMA. Our results point to the key role of the quasi-universal filamentary structure pervading molecular clouds. They suggest that the dense cores making up the peak of the prestellar core mass function (CMF) - and indirectly the peak of the IMF - result from gravitational fragmentation of molecular filaments near the critical mass per unit length. The Salpeter power-law tail of the CMF/IMF may be at least partly inherited from the filament line mass function (FLMF), which is observed to follow a Salpeter-like power law in the regime of thermally supercritical filaments.

 
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