Projet ANR-12-JS05-0005 – ChemoDyn : Evolution chimique et dynamique des coeurs pré- et protostellaires
Programme : JCJC - SIMI 5 - Physique subatomique et théories associées, astrophysique, astronomie et planétologie (JCJC SIMI 5)
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Monsieur Sébastien MARET (Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble)
Partenaires : Institut de Planétologie et Astrophysique de Grenoble
Montant : 243415.0 euros
Date de début : 2013
Durée : 36 mois
Résumé : Chemodyn: Comprendre l'évolution chimique et dynamique des coeurs pre- et proto-stellairesLes coeurs pré- et proto- stellaires sont les phases les plus précoces de la formation of a start. Elles sont cruciales car elles déterminent la composition initiale du disque proto-planétaire. Des progrès importants dans la compréhension de ces objets ont étés réalisés ces dernières années grâce à des observations (sub-) millimétriques. Cependant, la plupart de ces observations ont des résolutions de plusieurs 10«, et la structure de ces objets à plus petite échelle reste mal comprise.
Utiliser la chimie pour comprendre la formation stellaireLe projet Chemodyn consite à étudier les propriétés physiques et chimiques d'un grand échantillon de proto-étoiles de Classe 0. Les objectifs principaux du projets sont 1) de développer un modèle de pointe d'évolution chemo-dynamique des coeurs pré- et proto-stellaires et 2) de comparer les prédictions de ce modèle à des observations interférométriques avec une résolution meilleure que la seconde d'arc. Nous souhaitons répondre aux questions suivantes:1. Comment les abondances chimiques mesurées dans les proto-étoiles de Classe 0 se comparent-elles aux prédictions de modèles chemo-dynamiques ?2. La composition chimique est-elle différente d'une proto-étoile à l'autre, et comment évolue t-elle en fonction du temps ?3. Quelle est l'origine de l'évaporation des manteaux des grains observés dans les «hot-corinos« ?4. Que est le profil de vitesse observé dans les enveloppes des proto-étoiles de Classe 0, et comment se comparent-ils aux prédictions des modèles ?5. Plus généralement, quelles contraintes sur les théories de formation stellaire peuvent être mises par les observations de raies à haute résolution angulaire ? Par exemple ces raies peuvent-elles être utilisées comme des «horloges chimiques« et permettre à terme de résoudre la controverse entre les scénarios de formation stellaire «rapide« et «lente« ?
Une approche combinant observations et théorie/modélisationNotre approche combine les observations à la théorie/modélisation. Nos observations font partie d'un relevé extensif de l'émission des raies et du continuum de proto-étoiles jeunes, obtenues avec l'interféromètre du Plateau de Bure avec une résolution angulaire meilleure que la seconde d'arc. Des observations complémentaires avec ALMA et NOEMA seront aussi réalisées. Afin d'interpréter ces observations, nous développons un nouveau modèle chemo-dynamique combinant les résultats de simulations MHD de pointe de l'effondrement de coeurs avec un réseau chimique complet et un modèle de transfert radiatif. Ceci permettra une comparaison directe entre nos observations et les prédictions du modèle. Cette comparaison entre modèle et observations devrait permettre d'apporter des contraintes importantes sur la formation et l'évolution des coeurs pré- et proto-stellaires, et au final aux théories de formation stellaire.
Résumé de la soumission : Les coeurs pré- et proto-stellaires représentent les phases les plus précoces de la formation d'une étoile. Ces phases sont cruciales pour l'évolution future de l'étoile, puisque la masse finale de l'étoile ainsi que la composition du disque proto-planétaire (qui pourra par la suite former des planètes) sont déterminés pendant ces phases. Beaucoup de progrès ont étés fait ces dernières années dans notre compréhension de la structure chimique de ces objets, grâce notament à l'amélioration importante de la sensibilité des observatoires millimétriques et sub-millimétriques. En fait, il est maintenant possible d'utiliser la chimie comme outil pour caractériser les propriétés physiques et chimiques de ces objets. Cependant, la plupart des études effectués jusqu'à présent sont basées sur des observations de télescope à simple antenne, avec des résolutions typiques d'une dizaine de seconde d'arc. Par conséquent, la structure physico-chimique de ces objets à des échelles plus petites reste peu connue. Dans ce projet, nous proposons de réaliser une étude des propriétés chimiques d'un échantillon représentatif de proto-étoiles de Classe 0, en utilisant une approche à la fois théorique et observationnelle. Nos observations font partie d'un relevé extensif de l'émission des raies et du continuum provenant de proto-étoiles jeunes, et réalisé avec l'interféromètre du Plateau de Bure. Des observations complémentaires avec ALMA et NOEMA seront aussi réalisés. Nous proposons de développer un nouveau modèle chemodynamique qui combine les résultats de simulations MHD d'effondrement avec les prédictions d'un modèle de chimie et de transfert radiatif. La comparaison directe entre des observations à résolution meilleure que la seconde d'arc avec les prédictions de notre modèle devrait fournir des contraintes importantes sur l'évolution des coeurs pré- et proto-stéllaires, ainsi que sur les théories de formation stellaire.
Résultats : A compléter.
Perspectives : A compléter.
Publications et brevets : A compléter.