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 Jean-Hugues Fillion, Mathieu Bertin - 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 19 juillet 2019, 14h00
Salle de l'atelier, Paris
Magnetic fields in Young Protostellar Disks and Jets, and some Astro-chemistry
Chin Fei Lee
ASIAA, Taiwan
résumé :
Magnetic fields in Young Protostellar Disks and Jets, and some Astro-chemistry
Chin Fei Lee, ASIAA Taiwan

I will present our recent ALMA observations towards 3 young protostellar
systems, reporting the possible field morphology in their disks and jets.
In particular, I will report the field morphology implied from the dust
polarizations and SiO line polarizations, and discuss the possible toroidal
and poloidal fields in the disks and jets. I will also discuss the
formation process and the growth of the protostellar disks, and the possible
magnetic braking that reduces the angular momentum in the envelope.
Interestingly, more than 10 organic molecules including prebiotic molecules
are detected in the atmosphere of one of the disks. I will compare their
abundances to those in the hot corinos around low-mass protostars and touch
on the possible formation mechanism of those molecules. Some of the
molecules seem to be formed on CO icy grains and some in the gas phase.
 
Vendredi 20 septembre 2019, 14h00
Atelier, Paris
Challenging a Newtonian prediction through Gaia wide binaries
Xavier HERNANDEZ
UNAM, Mexico
résumé :
Under Newtonian dynamics, the relative motion of the components of a binary star should follow a Keplerian scaling with separation. Once orientation effects and a distribution of ellipticities are accounted for, dynamical evolution can be modelled to include the effects of Galactic tides and stellar mass perturbers. This furnishes a prediction for the relative velocity between the components of a binary and their projected separation. After reviewing recent work evidencing the existence of a critical acceleration scale in Elliptical Galaxies and Globular Clusters, I will show new results showing such a phenomenology in Gaia wide binaries using the latest and most accurate astrometry available. The results are consistent with the Newtonian prediction for projected separations below 7000 AU, but inconsistent with it at larger separations, where accelerations are expected to be lower than the critical a0 value of MONDian gravity. This result challenges Newtonian gravity at low accelerations and shows clearly the appearance of gravitational anomalies of the type usually attributed to dark matter at galactic scales, now at much smaller stellar scales.


 
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