Projet ANR-12-BS05-0011 – HYDRIDES : Excitation et chimie des hydrures interstellaires
Programme : Blanc - SIMI 5 - Physique subatomique et théories associées, astrophysique, astronomie et planétologie (Blanc SIMI 5)
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Monsieur Alexandre FAURE (Insitut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble)
Partenaires : Institut de Planétologie et Astrophysique de Grenoble; Institut de Physique de Rennes; Institut des Sciences Moléculaires; Laboratoire d'Ondes et Milieux Complexes
Montant : 639757.0 euros
Date de début : 2013
Durée : 48 mois
Résumé : HYDRIDESExcitation et chimie des hydrures interstellaires
ObjectivesCollisional data of high quality is a prerequisite for a comprehensive analysis of interstellar emission spectra. Concerning small hydrides, recent collisional data have been computed for CH, CH+, NH and OH. In all these studies, however, the helium atom was employed as a substitute for H2, for simplicity. It is now well known that significant differences exist between He and H2, even when this latter is in its ground para rotational state (j=0). Collisions with He atoms thus provide guidance at the order-of-magnitude level or better but they can certainly not reproduce H2 to within 30% accuracy, which is necessary to guarantee high confidence in radiative transfer calculations and to provide a robust determination of molecular column densities. Furthermore, all these studies were performed within the rigid rotor approximation. While this approximation is valid in the case of He atoms, it is highly questionable in the case of H or H2 because the reactive channels are expected to play a role, even at low temperatures. The two main objectives of the present project are i) to tackle the collisional excitation of reactive interstellar species, namely hydride radicals and ions, and to compare theory with experiment and ii) to assess the impact of the collisional rate coefficients on coupled radiative transfer/chemical models and to compare predictions with observations. It should be emphasized that until recently, analogue studies have been restricted to non-reactive systems. The present project therefore represents a major step forward both in the understanding of molecular energy transfer and in the analysis of interstellar spectra.
MethodsThe present project is composed of three main tasks. The first task (Theory) concerns the computation of collisional cross sections and rate coefficients for small interstellar hydrides. The second task (Experiment) is devoted to laboratory measurements of rate coefficients and comparisons with theoretical data. The third and last task (Astrophysical Modeling) focuses on the use of the data in radiative transfer and chemical models. Each task is in turn composed of a couple of sub-tasks which contribute to and are related to the three main tasks.
Résumé de la soumission : Les hydrures jouent un rôle central en astrophysique moléculaire comme réservoir significatif d'éléments lourds. L'étude de l'excitation des hydrures interstellaires nécessitent une attention particulière car les processus réactifs, négligeable à basse température pour la plupart des molécules, sont en compétition voire dominent les processus de transfert d'énergie. L'objectif du présent projet inter-disciplinaire est d'aborder ce problème difficile du point de vue théorique et expérimental. Les espèces ciblées sont les hydrures légers diatomiques composés de carbone, azote et oxygène, lesquels représentent les briques de base de l'ensemble de la  chimie interstellaire. Outre la production de données moléculaires fondamentales, l'analyse de spectres astronomiques sera réalisée à l'aide de modèles couplant transfert radiatif et chimie. De telles études ont été jusqu'ici empêchées par l'absence de sections efficaces et taux de collision d'état-à-état précis. Un fort impact du présent projet est ainsi attendu à la fois en sciences moléculaires et en astrochimie.
Résultats : Cf. productions scientifiques
Perspectives : ...
Publications et brevets : Toutes les publications et les thèses soutenues sont disponibles ici :
http://ipag.osug.fr/Hydrides/