astrophysique et astrochimie michaël de becker masters en sciences chimiques et sciences...
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Astrophysique et astrochimie
Michaël De Becker
Masters en Sciences Chimiques
et Sciences Géologiques
2013-2014
Généralités
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Plan du cours
• Généralités
• Chap.1: Environnements astronomiques
• Chap.2: Processus chimiques
• Chap.3: Molécules dans l'Univers
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Généralités
• L'astrophysique en quelques mots...
Science qui se consacre à l'étude des objets astronomiques peuplant l'Univers, incluant leur formation et leur évolution, par l'application de concepts physiques.
Astronomie et astrophysique?
L'astrophysique a démarré lorsque les astronomes ont commencé à appliquer les lois de la physique pour comprendre les astres qu'ils observaient.
Pourquoi envisager l'astrochimie?
...
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Généralités
• Inventaire des molécules découvertes dans des environnements astronomiques divers (plus de 170!):
- espèces neutres
- espèces cationiques
- espèces anioniques (très peu, découvertes ces dernières années)
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Généralités
• Inventaire des molécules découvertes dans des environnements astronomiques divers (plus de 150!):
- espèces neutres
- espèces cationiques
- espèces anioniques (très peu, découvertes ces dernières années)
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Généralités
• Inventaire des molécules découvertes dans des environnements astronomiques divers (plus de 170!):
- espèces neutres
- espèces cationiques
- espèces anioniques (très peu, découvertes ces dernières années)
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Généralités
• Inventaire des molécules découvertes dans des environnements astronomiques divers (plus de 170!):
- espèces neutres
- espèces cationiques
- espèces anioniques (très peu, découvertes ces dernières années)
• Molécule la plus abondante: hydrogène moléculaire (H2)
… ensuite: CO
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Généralités
• Inventaire des molécules découvertes dans des environnements astronomiques divers (plus de 170!):
- espèces neutres
- espèces cationiques
- espèces anioniques (très peu, découvertes ces dernières années)
• Molécule la plus abondante: hydrogène moléculaire (H2)
… ensuite: CO
• Diversité et complexité chimique processus élaborés
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Généralités
• Inventaire des molécules découvertes dans des environnements astronomiques divers (plus de 170!):
- espèces neutres
- espèces cationiques
- espèces anioniques (très peu, découvertes ces dernières années)
• Molécule la plus abondante: hydrogène moléculaire (H2)
… ensuite: CO
• Diversité et complexité chimique processus élaborés
• Quels sont les défis de l’astrochimie?
(conditions physico-chimiques particulières, inaccessibilité du “laboratoire”, exploration de questions scientifiques à l’intersection de plusieurs disciplines…)
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Généralités
• Confusion à éviter!
Chimie Spectroscopie moléculaire
Transformation, processus, dynamique
Diagnostic moléculaire, qualitatif ou quantitatif,
basé sur l’interaction entrela matière et le rayonnement
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Généralités
• Dans quel contexte scientifique se situe l’astrochimie?
Astrophysique
Chimie
Astrochimie
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Généralités
• Dans quel contexte scientifique se situe l’astrochimie?
Astrophysique
Chimie
Astrochimie
Spectroscopiemoléculaire
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Généralités
• Dans quel contexte scientifique se situe l’astrochimie?
Astrophysique
Chimie
Astrochimie
Spectroscopiemoléculaire
- progrès dans l’exploration de la complexité de la matière- extension des domaines d’application de la chimie- apport significatif pour l’astrophysique
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Généralités
• Galaxie… (Voie Lactée)
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Généralités
• Galaxie… (Voie Lactée), milieu interstellaire…
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Généralités
• Galaxie, milieu interstellaire, région de formation stellaire… (~50 Ma.l.)
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Généralités
• Galaxie: M51 (~ 31 Ma.l.)
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Généralités
• Milieu interstellaire…
- Région HII (T ~ 10000 K): gaz ionisé entourant des étoiles très chaudes (O et B), détecté surtout dans le domaine visible (raies en émission)
- Région HI (T ~ 100 K): gaz neutre détecté essentiellement par la raie d’H à 21 cm
- Nuage moléculaire (T ~ 10-20 K): région dense peuplée de molécules, essentiellement H2 , détectée via l’émission de la molécule CO (utilisée comme traceur pour la molécule H2)
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Généralités
• Milieu interstellaire…
- Région HII (T ~ 10000 K): gaz ionisé entourant des étoiles très chaudes (O et B), détecté surtout dans le domaine visible (raies en émission)
- Région HI (T ~ 100 K): gaz neutre détecté essentiellement par la raie d’H à 21 cm
- Nuage moléculaire (T ~ 10-20 K): région dense peuplée de molécules, essentiellement H2 , détectée via l’émission de la molécule CO (utilisée comme traceur pour la molécule H2)
• Constituants du milieu interstellaire:
- atomes, ions, électrons…
- molécules de “faible masse” (H2,CO, etc…cfr inventaire moléculaire)
- PAH (hydrocarbures aromatiques polycycliques)
- poussières…
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Généralités
• Nuage moléculaire (Nébuleuse de la Tête de Cheval, ~ 1600 a.l.)
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Généralités
• Nuage moléculaire (Rho Oph A, découverte de l’O2)
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Généralités
• Nuage moléculaire (Nuage moléculaire d’Orion, ~ 1500 a.l.)
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Généralités
• Régions de formation stellaire (dans la Nébuleuse d’Orion, ~ 1500 a.l.)
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Généralités
• Région de formation stellaire (dans la Nébuleuse de l’Aigle, M16, 6500 a.l.)
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Généralités
Quelques résultats récents obtenus au moyen du satellite Herschel
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Généralités
Quelques résultats récents obtenus au moyen du satellite Herschel
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Généralités
Relations entre environnements présentant un intêrêt astrophysique/astrochimique dans le cadre de ce cours.
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Généralités
Objectif principaux du cours
• Introduction à quelques notions d'astrophysique, principalement au niveau Galactique
• Aperçu des processus et circonstances de formation des éléments chimiques intervenant dans les molécules et les minéraux (intérêt en chimie et géologie)
• Introduction aux concepts de base de l'astrochimie: processus chimiques dans des environnements astronomiques
• Aborder des questions scientifiques relatives à l'astrophysique et à l'astrochimie, en insistant sur l'importance des approches pluridisciplinaires pour étudier ces questions
• Etendre la culture scientifique d'étudiants dans des disciplines sans lien direct avec les sciences spatiales