Processus de fractionnement chimique du milieu interstellaire: l’apport des observations à haute résolution spatiale dans des environnements proto-stellaires complexes

Soutenance de thèse de Lucy EVANS (Salle de Conférence)

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Résumé de la thèse :

L’étude du fractionnement peut rassembler de manière unique des scientifiques de plusieurs domaines afin de répondre à de grandes questions. Comme nous le verrons, le domaine astrochimique du fractionnement peut être utilisé pour détecter les empreintes révélatrices de processus chimiques spécifiques qui se produisent tout au long du processus de formation des étoiles, depuis le nuage moléculaire froid jusquàu système solaire actuel. En reliant ces étapes entre elles, le fractionnement est essentiel pour d´evoiler les origines de la vie en découvrant l’histoire chimique d’importantes molécules vitales et de leurs précurseurs. Dans cette thèse, je présenterai les résultats de deux études axées sur la mesure des rapports de fractionnement de deux des éléments les plus abondants et les plus importants dans le processus de formation des étoiles : l’hydrogène (deutération) et l’azote. La recherche présentée ici d´etaille également mes contributions à deux collaborations du Grand Projet en utilisant les données interférométriques d’ALMA et de NOEMA. À cette fin, j’ai analysé les observations NOEMA de OMC-2 FIR4, censé représenter l’un des environnements de formation d’étoiles les plus proches de celui de notre jeune proto-Soleil. En utilisant des techniques de transfert radiatif, j’ai mesuré le fractionnement de l’azote de plusieurs espèces contenant de l’azote à une petite échelle sans précédent vers cette source, permettant la première comparaison entre des espèces qui sont censées présenter un comportement de fractionnement différent et, parallèlement, la recherche de preuves de mécanismes de fractionnement se produisant dans cette source. Les résultats ont montré que, comme on pourrait s’y attendre dans une telle source encastrée, le fractionnement ne se produit pas aux échelles sondées, malgré l’existence d’un gradient précédemment détecté dans le taux d’ionisation des rayons cosmiques, ce qui pourrait d´eclencher un fractionnement dû à une photodissociation sélective dans un cas moins encastré. Cette étude renforce donc l’image actuelle du fractionnement de l’azote et donne une idée de la chimie qui a pu se produire dans un jeune environnement proto-solaire (Evans et al. 2022). Pour l’étude ALMA, j’ai dirigé l’analyse des observations de H2CO vers le protobinaire [BHB2007] 11, obtenant la toute première mesure du rapport de deutération dans cette source. Mes résultats suggèrent que la nature dynamique de cette source affecte le mécanisme de deutération en jeu pour les molécules organiques représentant les précurseurs d’espèces complexes vitales pour la vie. En effet, les résultats obtenus renforcent les suggestions selon lesquelles l’effet de chauffage local résultant des interactions entre le matériau des courants entrants et le gaz local quiescent contribue à la sublimation des grains de poussière des composés organiques et de leurs isotopologues deutérés.

Composition du jury de thèse :