Projet ANR-07-BLAN-0129 – IRHONI : Interaction et réactivité des atomes H, O et N sur des surfaces simulant les grains interstellaires à très basses températures
Programme : Blanc (BLANC) 2007
Année de financement : 2007
Coordinateur du projet : OBSERVATOIRE DE PARIS (OBSERVATOIRE DE PARIS)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique; Observatoire de Paris
Montant : 500000.0 euros
Date de début : 2007
Durée : 36 mois
Résumé : 1 Contexte scientifique et objectifs du projet -  Plus de cent vingt molécules différentes ont été observées à ce jour dans le milieu interstellaire (MIS). Trois questions fondamentales pour la connaissance de ce milieu et de son évolution sont toujours sans réponses : (i) l'abondance de H sous forme moléculaire, (ii) l'origine des molécules composées formées à partir des constituants principaux de ce milieu (H, O, N ainsi que C), (iii) l'abondance anormale par rapport à la proportion galactique, dans certaines régions, de molécules deutérées. La compréhension des mécanismes de formation de ces molécules est une étape capitale puisqu'ils vont déterminer l'évolution et la dynamique des MIS. Ce sont eux en particulier, qui vont régir l'évolution de la formation des étoiles. Le nombre croissant de données spectroscopiques, résultant d'observations sur H2 et les autres molécules comme sur les matériaux constituant les grains de poussière, renforcent simultanément un besoin accru de connaissances sur les interactions entre espèces atomiques et moléculaires, et les matériaux représentatifs des grains (matière carbonée, silicates, glaces ...), pour une vaste gamme de températures (5 K 1000 K). Le rôle indispensable d'un médiateur catalytique -le grain interstellaire- dans la formation des molécules est une hypothèse aujourd'hui bien admise mais notre ignorance est encore très grande, sinon totale, en ce qui concerne les chaînes successives de réactions de catalyse hétérogène conduisant à la formation de molécules complexes. -  -  L'objectif du projet est précisément de conduire de façon concertée une étude expérimentale et théorique, respectivement au LERMA-LAMAp et au LCAM, des mécanismes réactionnels de formation de la molécule H2 et de molécules plus grosses (H2O, CO, N2, CO2 ...) résultant des interactions entre les atomes H, O et N, entre elles et avec des surfaces nues ou recouvertes de glaces, dans les conditions les plus proches possibles de celles du milieu interstellaire. -  -  Ce thème de recherche est d'une grande actualité (l'interaction H-surface, en particulier, est une question capitale pour deux sujets très actuels : la fusion thermonucléaire avec le problème de l'interaction du tritium avec le graphite des parois du réacteur et le stockage de l'hydrogène dans les piles à combustible), il est très actif et concurrentiel et nos deux équipes sont, l'une et l'autre, des équipes de pointe parmi les quelques acteurs mondiaux travaillant sur ce thème. -  -  2 Description du projet, méthodologie -  Pour atteindre ces objectifs de très grande importance astrophysique nous devons apporter dès 2007 des modifications, ajouts et perfectionnements importants, tant méthodologiques que technologiques à l'expérience existante FORMOLISM. Ils nous permettront d'aborder les nouvelles questions d'intérêt brûlant dans des champs encore vierges, dont celui de la formation de H2O et d'autres molécules légères sur les grains interstellaires. Ces modifications permettraient d'apporter à l'expérience, alliant physique atomique et moléculaire à physique des solides et des interfaces gaz/solide, une impulsion prépondérante et décisive. Elles concernent en particulier l'augmentation du volume de la chambre d'expérience afin d'inclure un nombre plus grand de diagnostics dans une géométrie plus flexible et en particulier l'ajout d'un second spectromètre de masse permettant des mesures différentielles pour extraire les signaux faibles. Les sources atomiques devront être refroidies afin de mieux simuler les conditions du milieu interstellaire. Divers équipements, dont celui destiné à la mesure des vitesses de jets atomiques et de leur distribution en énergie, devront être construits, ainsi qu'un dispositif assurant un refroidissement plus poussé (5K) de nos échantillons. -  -  Le programme théorique mobilisera des approches ab initio (MP2, CCSD(T)), de fonctionnelle de la densité (DFT) et des descriptions modèles des interactions atomiques et molécu