Inferring the internal density structure of spatially unresolved molecular clouds

Soutenance de thèse d’Antoine Zakardjian (Salle de Conférence)

Résumé de la thèse :

En astronomie, et en particulier dans les études du milieu interstellaire (MIS), la résolution spatiale limitée entraı̂ne inévitablement un mélange des faisceaux : le mélange des émissions provenant d’environnements physiquement distincts (par exemple, des nuages moléculaires de densités variables, des régions de photodissociation, des chocs) au sein d’un seul élément de résolution tel que le faisceau d’un télescope. Le mélange de faisceau est particulièrement important pour les observations de galaxies externes, où les grandes distances limitent fortement la résolution spatiale. Cette thèse est consacrée à la caractérisation de l’impact du mélange de faisceau sur les observations des raies d’émission moléculaires aux longueurs d’onde millimétriques, et au développement de techniques permettant de déduire de manière fiable les propriétés du gaz moléculaires à partir de ces observations.

Dans la première partie, je quantifie les incertitudes des paramètres spectraux typiques des raies d’émission moléculaires (telles que la largeur de raie et l’intensité maximale) causées par le mélange de faisceau, et j’évalue dans quelle mesure les spectres moyennés par faisceau conservent les informations sur la dynamique et la structure de la densité du gaz sous-jacent au faisceau. Dans la deuxième partie, je présente une nouvelle méthode de démêlange de faisceau. Cette approche, basée sur l’inférence bayésienne, permet d’estimer la distribution statistique complète de la densité de colonne du gaz moléculaire sous-tendue dans un pixel ou un faisceau, plutôt que de la réduire à une seule valeur moyenne. La méthode de démêlange exploite les informations complémentaires contenues dans plusieurs raies d’émission millimétriques. L’approche bayésienne permet un traitement rigoureux des incertitudes dans les paramètres estimés dues aux erreurs d’étalonnage et au bruit, ainsi que des dégénérescences entre les différents paramètres considérés. La méthode est testée et validée sur des observations de la galaxie du Tourbillon (M51). Dans une troisième partie, je présente de nouvelles observations millimétriques de l’émission thermique de la poussière dans le nuage moléculaire Orion B. Ces observations sont utilisées pour caractériser les variations de l’émissivité de la poussière dans différents environnements (gaz dense vs gaz diffus, illuminé par les UV vs protégé). Je discute diverses hypothèses qui pourraient expliquer ces variations d’émissivité et j’évalue leur impact sur les estimations de la densité de colonne de gaz moléculaire utilisées dans la partie 2.

Composition du jury de thèse :

• Eva SCHINNERER, Rapporteure, Max-Planck-Institut Für Astronomie 
• Mario TAFALLA, Rapporteur, Observatorio Astronómico Nacional
• Vianney LEBOUTEILLER, Examinateur, CNRS – AIM
• Antonio USERO, Examinateur, Observatorio Astronómico Nacional
• Nathalie YSARD, Examinatrice, CNRS- IRAP
• Karine DEMYK, Directrice de thèse, CNRS – IRAP
• Annie HUGHES, Co-directrice de thèse, Université de Toulouse – IRAP