Enseignants :  Géraldine Féraud (LERMA, SU), Xavier Michaut (LERMA, SU), Mathieu Bertin (LERMA, SU)

Contenu :

Le but de cette UE est de montrer en quoi l’étude en laboratoire de l’interaction entre le rayonnement et la matière moléculaire (sous forme gazeuse ou solide) est primordiale pour l’observation et la compréhension de l’univers. A l’aide de télescopes embarqués ou sur le sol terrestre, l’analyse de la lumière permet de déterminer les conditions physico-chimiques dans des milieux interstellaires à des années-lumière de notre système solaire. Même si une partie des propriétés de la matière moléculaire peut être directement déterminée par l’observation, des expériences de laboratoire sont nécessaires pour mettre en lumière des mécanismes moléculaires à l’œuvre dans le milieu interstellaire et qui ont des conséquences importantes sur l’évolution de la matière interstellaire.

 

Programme 2022-2023

Introduction – Le milieu interstellaire (conditions physiques, échelles de taille et de temps, régions et composition du MIS, conditions de rayonnement) ; Rôle des molécules et des poussières dans le MIS et leur détection

Interaction entre molécules gazeuses et rayonnement de faible énergie – Rappels de spectroscopie ro-vibrationnelle et transfert radiatif dans un gaz moléculaire en astrophysique ; Les observations du CO dans l’espace (températures rotationnelles, densités de colonne, température d’antenne, décalage Doppler) ; Observations des molécules polyatomiques (spectroscopie rovibrationnelle des molécules polyatomiques, isoméries et conversion de spin nucléaire) ;

TP : la spectroscopie haute résolution de H2O en phase gazeuse et en phase solide dans l’expérience CoSpiNu.

Interaction entre molécules gazeuses et rayonnement plus énergétique – Spectroscopie électronique et expériences de laboratoire (absorption et fluorescence ; principe de Franck-Condon ; Etudes d’exemples de spectres (CO, H2O, C6H6); Processus non radiatifs (introduction sur les transitions non radiatives, dissociation, isomérisation) ; Application aux observations astrophysiques (bandes diffuses interstellaires, bandes aromatiques infrarouges) ;

Les solides moléculaires en astrophysique – Les glaces moléculaires dans les régions froides du milieu interstellaire ; Caractérisation des solides moléculaires (spectroscopie vibrationnelle des solides, méthodes de désorption thermique, modélisation théorique) ; Formation et évolution thermique des glaces interstellaires (rôle catalytique des grains, diffusion, réactions et désorption thermiques, accrétion et « snowlines ») ;

TP : simulation expérimentale de l’évolution d’une glace mixte CO:H2O dans l’expérience SPICES.