LERMA UMR8112

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



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Systèmes de van der Waals pour l’Astrophysique et la Planétologie

par Jean-Hugues Fillion - publié le , mis à jour le

Equipe

M.L. Dubernet (Astronome, Observatoire de Paris), C. Boursier (50%, MCF UPMC), E. Quintas-Sanchez (Post-Doc 2015-2016, Observatoire de Paris), P. Tuckey (Syrte, Astronome, Observatoire de Paris), C. M. Zwölf* (IR BAP E, Observatoire de Paris), N. Moreau* (IE BAP E, Observatoire de Paris), Y.A. Ba* (IE BAP E, Observatoire de Paris)
* sur les bases de donnée et VAMDC

Activités de recherche

L’étude de la dynamique des systèmes de van der Waals permet de calculer des quantités intéressantes pour l’étude du milieu interstellaire, des atmosphères planétaires du système solaire, des exo-planètes et des comètes.
On entend par système de van der Waals les systèmes non-réactifs formés de couple atome-molécule ou de molécule-molécule, la prise en compte de systèmes à 3 corps n’étant pas nécessaire pour les applications astrophysiques ci-dessus.

Potential energy surface of HCS+ - He (M.-L. Dubernet, P. Tuckey, E. Sanchez-Quintas, submitted to JCP 2015)

Nos activités théoriques regroupent ainsi

  • la détermination de surface d’énergie potentielle par des méthodes ab-initio de chimie quantique.
  • le calcul des états liés des systèmes de van der Waals, la comparaison entre les prévisions théoriques et des résultats expérimentaux permettant de tester les surfaces d’énergie potentielle
  • la détermination des constantes de vitesse d’excitation collisionnelle de molécules neutres ou ioniques par des atomes ou des molécules. Ces calculs utilisent les surfaces d’énergie potentielle et s’effectuent par résolution de l’équation de Schrödinger indépendante du temps ou par des méthodes semi-classiques ou quasi-classiques
  • la détermination des élargissements et déplacements de raies moléculaires provoqués par les collisions avec les perturbateurs du milieu en utilisant des méthodes quantiques et semi-classiques

Nos expertises incluent également une expertise expérimentale sur la relaxation collisionnelle de molécules, la mise à disposition de données d’excitation collisionnelle dans la base BASECOL et l’accès interopérable à de nombreuses bases de données à travers le "VAMDC Consortium" que nous dirigeons actuellement. Les activités de bases de données et de VAMDC correspondent aux activités de tâche de service du Service d’Observation SO5 du CNRS-INSU-AA.

"Rotational excitation of 45 levels of ortho/para—H2O by excited ortho/para—H2 from 5K to 1500K : state-to-state, effective and thermalized rate coefficients (F. Daniel, M.L. Dubernet, A. Grosjean, A.&A., 2011, 536 p A76+"
State-to-state cross-sections in _A2 as a function of relative kinetic energy (in cm-1) for the para-H2O transitions : from level 4(211) to 1(000) (1a), to 2(111) (1b), to 3(202) (1c) ; from level 7(322) to 1(000) (2a), to 2(111) (2b), to 4(211) ; and from level 16(440) to 2(111) (3a), to 10(331) (3b), to 14(524) (3c), with the following para-H2 transitions : j2 = 0 -> j’2 = 0 (black), j2 = 0 -> j’2 = 2 (red), j2 = 2 -> j’2 = 0 (green) and j2 = 2 -> j’2 = 2 (blue)

Collaborations scientifiques

Nos activités s’effectuent dans le cadre de collaborations avec des collègues travaillant en astrophysique et qui utilisent régulièrement nos données dans leur modélisation ou leur interprétation des spectres observés. Ainsi nous avons co-dirigé le programme FP6-RTN "Molecular Universe" qui alliait "expériences et calculs théoriques sur la réactivité et l’excitation collisionnelle de molécules, astrophysique du milieu interstellaire" et nous avons fait parti d’un key-project sur HERSCHEL. Actuellement C. Boursier est co-I d’un projet intitulé « Non-LTE diagnostics of CIRS observations of Titan’s mesosphere ». Il s’agit d’un projet CDAPS (Cassini Data Analysis and Participating Scientists) de la NASA dont le PI est le Dr. A. Kutepov (the Catholic University of America).
Certains travaux théoriques s’effectuent dans le cadre de collaborations qui apportent des approches méthodologies nouvelles ou qui étudient de nouveaux effets dynamiques (le groupe de T. Stoecklin à l’Université de Bordeaux et le groupe de D. Babikov à l’Université de Milwaukee, USA).

Contrats

Les activités bénéficient de soutien financier par contrat européen (FP6-RTN "Molecular Universe", les overheads du projet e-science FP7 "VAMDC", le projet ASTRONET CATS, par les programmes nationaux Physico-Chimie du Milieu Interstellaire (PCMI) et de Planétologie (PNP). L’ensemble des calculs utilise les clusters du groupe, ceux de l’Observatoire de Paris, ceux du mésocentre MesoPSL et les moyens nationaux IDRIS/CINES.
La base BASECOL et le projet VAMDC ont bénéficié de 2 contrats européens FP7 e-science (2009-2012, 2012-2014), du projet ASTRONET CATS et de soutien ponctuel de l’Observatoire de Paris.

Membres passés

• F. Daniel (PhD - 2004-2007), (calculs sur N2H+ — He, H2O—H2), PhD de l’Ecole Doctorale Astronomie et Astrophysique, ED127, actuellement post-doc à l’Observatoire de Grenoble
• S. Marinakis (Post-Doc, 2009-10) (calculs sur CS-H2 et BASECOL), Contrat ASTRONET CATS, actuellement Oxford University
• L. Nenadovic (CDD Ingénieur développement IE, 2010-2012) (VAMDC, SPECTCOL), Contrat VAMDC, actuellement reprise études
• M. Doronin (CDD Ingénieur développement IE, 2010-2012) (VAMDC standards, Portal, BASECOL), Contrat VAMDC, actuellement PhD LERMA-LCT
• S. Pilon (CDD Communication, 2013) (VAMDC), Overheads VAMDC
• Y.A. Ba (CDD Ingénieur développement IE, 2011-2014) (BASECOL, SPECTCOL, VAMDC Contract, VAMDC Overheads, SUP@VAMDC Contract, actuellement poste MEN IE BAP E à l’Observatoire de Paris
• F. Portier (CDD Valorisation, 2014), (SUP@VAMDC), SUP@VAMDC Contrat & SUP@VAMDC Overheads
• M. Ivanov (Post-Doc, 2013) (méthode semi-classique, H2O-He), Overheads contrat VAMDC
• E. Quintas-Sanchez (Post-Doc, 2014) (QCT calculations, PES de H2O- HCN), Overheads contrat VAMDC

Visiteurs

• A. Semenov (PhD de Prof. D. Babikov, Université de Milwaukee), (méthode semi-classique, H2O-He), 2014

Key References

• The water series of papers (M.L. Dubernet, F. Daniel, A. Grosjean)
• The BASECOL reference paper (M.L. Dubernet et al, A.&A., 2013, vol. 553, p A50)
• The VAMDC reference paper (M.L. Dubernet et al., JQSRT, 2010, vol. 210, p 2151)

Séminaires à venir

Vendredi 15 novembre 2019, 14h00
Salle de l'atelier, Paris
Excitation mechanisms in the intracluster filaments around the Brightest Cluster Galaxies
Fiorella POLLES
LERMA
résumé :
In the center of galaxy clusters lie giant elliptical galaxies, the Brightest Cluster galaxies (BCGs). These galaxies are often surrounded by a system of filaments (e.g. Salomé & Combes 2003) that emit in a wide range of wavelengths, illustrating the multi-phase nature of these streams. Many of these filaments do not have strong on-going star formation and the photoionization by stellar emission cannot reproduce their emission (Johnstone et al. 2007): what is preventing these structures to create stars and what heating mech- anisms are involved, are still open questions. I have investigated cosmic rays and X-rays as likely heating sources, combining multi-wavelength line emission (?23 lines: from optical to far-infrared) with Cloudy models (Polles et al in prep.). I have fully constrained the model of the ionized phase combining for the first time optical-to-infrared emission and self-consistent multi-phase models, pushing the analysis to the molecular phase on three off-nuclear regions of NGC 1275, the central giant elliptical galaxy of the Perseus Cluster. We showed that using X-ray emission as the main heating sources, all of the ionized line emission can be reproduced. We found that to reproduce [OI]63?m line, a small filling factor of the photodissociation phase is necessary. We also showed that adding an additional dense phase or an extra pressure component is required to robustly re- produce the H2 line emission.
 
Vendredi 29 novembre 2019, 14h00
Salle de l'atelier, Paris
The size of galaxies in the era of ultra-deep imaging
Nushkia CHAMBA
Instituto de Astrofisica de Canarias
résumé :
While the effective radius is a robust parameter, its use to
characterise galaxy sizes has provided a counter-intuitive definition of
what the actual extent of a galaxy is. Current deep imaging therefore
offers a unique opportunity to critically review the convention that the
size of a galaxy is its effective radius and rethink how one best
measures the extent of galaxies using a physically motivated parameter.
We introduce a new definition of galaxy size based on the gas density
threshold for star formation in galaxies. Remarkably, our new size
definition not only captures what the human visual system identifies as
the edge of a galaxy, but also dramatically decreases the scatter in the
stellar mass - size plane by a factor of three. Our size parameter
unifies galaxies spanning five orders of magnitude in stellar mass on a
single mass-size relationship. To demonstrate the implications of our
results, we show that ultra-diffuse galaxies have the same sizes as
regular dwarfs when a size indicator that describes the global structure
of galaxies is used. This work may be extended for larger samples of
galaxies using upcoming wide, deep imaging surveys.
 
Vendredi 6 décembre 2019, 14h00
Salle de l'atelier, Paris
Is accretion-driven turbulence a key process for galaxy growth ?
Pierre GUILLARD
IAP
 
Vendredi 13 décembre 2019, 14h00
Salle de l'atelier, Paris
Falsifying the concordance of cosmology with the large-scale structures
Benjamin L'HUILLIER
Yonsei University, Seoul
 
Vendredi 24 janvier 2020, 14h00
Salle de l'atelier, Paris
The accretion-ejection connection in planet-forming disks. New perspectives from high angular resolution observations
Benoît TABONE
Leiden
 
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