[tel-00726959, v1] Caractériser le milieu interstellaire ... - HAL - INRIA

tel-00726959, version 1 - 31 Aug 201270LA TÊTE DE CHEVAL : UNE RÉFÉRENCE OBSERVATIONNELLE POUR LES MODÈLESCHIMIQUESréférence primaire. Une référence observationnelle idéale donnerait aux chimistes un ensembled’abondances (avec les incertitudes associées) en fonction de la distance (ou de l’extinction visuelle)à l’étoile excitatrice. Cet objectif est difficile à atteindre pour plusieurs raisons : 1) lagéométrie de la source n’est jamais aussi simple que souhaitée, lorsqu’elle est connue ; 2) lesspectres produits par les instruments doivent être inversés à l’aide de méthodes complexes detransfert de rayonnement pour obtenir des abondances ; 3) les spectres sont souvent mesurés àdes résolutions angulaires très différentes, impliquant de la dilution et/ou du mélange de différentescomposantes du gaz dans le lobe du télescope.Dans ce contexte, la PDR présente dans la crinière de la Tête de Cheval est un cas particulièrementintéressant parce que 1) la transition du gaz diffus, chaud et ionisé au gaz dense, froidet noir est brusque ; 2) la géométrie de la PDR est simple (pratiquement unidimensionnelle, vuede profil). Le profil de densité à travers la PDR est bien contraint et nous faisons des efforts pourcontraindre à son tour le profil thermique. La combinaison d’une faible distance à la Terre (à400 pc, 1 ′′ correspond à 0.002 pc), d’un faible éclairement UV (χ = 60) et d’une grande densité(n H = 10 5 cm −3 ), implique que tous les processus physiques et chimiques importants peuventêtre testés dans un champ de vue de moins de 50 ′′ avec des échelles spatiales allant de 1 à 10 ′′ .5.2 Une physique bien contrainte et une chimie richeDans les 10 dernières années, j’ai mis en œuvre avec M. Gerin (Obs. de Paris/LERMA) etJ. Goicoechea (Centro de Astrobiología, CSIC) un programme ambitieux et cohérent d’observationsde cette PDR. Nous avons utilisé les mêmes instruments et les mêmes méthodes d’observation,de réduction et d’analyse des données. Pour chaque espèce chimique, nous avons essayé1) d’observer au moins deux transitions à une résolution angulaire similaire (de 5 à 15 ′′ ) pourcontraindre proprement les conditions d’excitations, et 2) d’observer les isotopologues 1 associéspour inférer des densités de colonne et des abondances précises. L’obtention de cartes del’émission étendue s’est aussi révélée essentielle pour comprendre les distributions spatiales desémissions des diverses espèces.Cet effort a conduit à la publication de 8 articles dans A&A avec les résultats suivants :1. La PDR a un gradient de densité très pentu, augmentant jusqu’à n H = 10 5 cm −3 en moinsde 10 ′′ , à une pression approximativement constante de P = 4 10 6 K cm −3 [A28].2. Les abondances des petits hydrocarbures sont plus grandes que les prédictions émanant demodèles de chimie en phase uniquement gazeuse. Cela suggère qu’un chemin chimiquesupplémentaire pour la formation de ces petites chaînes hydrocarbonnées doit être considérédans les PDRs. Nous avons proposé que le surplus de petits hydrocarbures pourraitprovenir de la photo-érosion des PAHs [A29, A32].3. La déplétion du soufre en phase gazeuse, nécessaire pour expliquer les abondances de CSet de HCS + , est inférieure de plusieurs ordres de grandeur à celle invoquée dans toutes lesétudes précédentes, quelle que soit la source [A25].4. Un cœur dense et froid (T ∼ 20 K, n > 2 10 5 cm −3 ) existe juste derrière la PDR. Dans cecœur dense, le fractionnement du deutérium est efficace, ce qui donne [DCO + ]/[HCO + ] >1 Des isotopologues sont des molécules qui différent uniquement dans leur composition isotopique, par exempleCS et C 34 S.