La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

M. Giard, Master 2 ASEP 2007-2008 I-1 Le 30m de l IRAM Physique des gaz interstellaires: Exemple de moyens dinvestigation au sol Linterféromètre du Plateau.

Présentations similaires


Présentation au sujet: "M. Giard, Master 2 ASEP 2007-2008 I-1 Le 30m de l IRAM Physique des gaz interstellaires: Exemple de moyens dinvestigation au sol Linterféromètre du Plateau."— Transcription de la présentation:

1 M. Giard, Master 2 ASEP I-1 Le 30m de l IRAM Physique des gaz interstellaires: Exemple de moyens dinvestigation au sol Linterféromètre du Plateau de Bure = 1, 2 et 3 mm = 300, 150 et 100 GHz

2 M. Giard, Master 2 ASEP I-2 Physique des gaz interstellaires: Exemple de moyen dinvestigation dans lespace Le satelitte ODIN = 0.55 mm = 557 GHz

3 M. Giard, Master 2 ASEP I-3 20 February 2001 Svobodny Russia

4 M. Giard, Master 2 ASEP I-4 Emission CO dun nuage sombre du Taureau Télescope de 30 m de lIRAM

5 M. Giard, Master 2 ASEP I-5 Nuage moléculaire sombre: du visible à lIR

6 M. Giard, Master 2 ASEP I-6 Spectre mesuré par le satellite ODIN

7 M. Giard, Master 2 ASEP I-7 Système des niveaux dénergie de O2

8 M. Giard, Master 2 ASEP I-8 Système des niveaux dénergie de H2O

9 M. Giard, Master 2 ASEP I-9 Processus radiatifs Processus quantiques: E (eV) 0 h qques eV: UV, Visible 5 Transitions électroniques h qques 0,1 eV: IR Transitions de vibration 0,1 h qques 0,001eV: IR lointain Structure fine couplage spin orbital /spin des electrons C + CII : 2 P 3/2 2 P 1/2 h = 0,0079 eV = 157 m 0,01 Transitions de rotation CO : J = E(J) = BJ(J+1) h = 0,0005 eV = 2,6 mm 0, h qques 0,0001eV: radio mm et submm h = 0, eV = 21 cm H HI : 2 S 1/2, F=1 F=0 Structure hyperfine couplage spin noyau /spin total des electrons h qques 0, eV: radio centimétrique

10 M. Giard, Master 2 ASEP I-10 Abondances et potentiels d ionisation des éléments les plus abondants:

11 M. Giard, Master 2 ASEP I-11 Les 3 phases du gaz interstellaire et leur composants majoritaires Etoiles Massives > 10 Mo 0 < h < 100 eV H +, He +, O +, C +, N +, Ne + Fe +, Si +, Mg +, S +, … e - h < 24.6 eV He H +, O +, C +, N +, Fe +,... O ++, N ++, Fe ++, … e - h < 13.6 eV H, He, O, N, Ne, Fe, Ca,... C +, Fe +, Si +, Mg +, S +, Ca +, … Ca ++, e - Gaz Ionisé (HII) Gaz Neutre (HI) Gaz moléculaire H 2 h < 2 eV H 2, He C, … CO, O 2, CO 2, H 2 O, OH CH, CH 2, CH 3,... NH, NH 2, NH 3,... HCN, HNC, CS, HCO, H 2 CO, CH 3 OH, … CH +, H3 +, HCO +, CH3 +,... e -, OH -,... + Les rayons cosmiques (c.r.): MeV - GeV - TeV

12 M. Giard, Master 2 ASEP I-12 La complexité du milieu interstellaire HIIHI H2H2 Distributions Fractales

13 M. Giard, Master 2 ASEP I-13 Processus collisionels : une chimie improbable ! Pour que 2 atomes ou molécules se rencontrent il faut qu ils se déplacent l un par rapport à lautre ! Energie cinétique à évacuer pour réaliser un assemblage Lintervention d une 3ième particule est indispensable Collisions à 3 : Collisions à 2 + Emission d 1 particule, Atome, Photon ou électron : OK Trop rare !

14 M. Giard, Master 2 ASEP I-14 UnitésDomaine|Unités astro de valeurs|S.I. | section efficacecm à |m à | v vitesse moyennekm/s1000 à 0.1|m/s10 6 à 100 | n densitécm à 10 6 |m à => k = vn (taux)s à t = 1/k (temps) 10 9 ans à 3 heures Chimie cinétique : notations / unités

15 M. Giard, Master 2 ASEP I-15 Un intermédiaire efficace pour trouver les ordres de grandeur dans le calcul de la probabilité d interaction. Mais na souvent pas le sens physique quon lui prête ! : La section efficace s -1 cm 2 cm/s cm -3 /(sr cm/s) sr cm/s Par définition: A B est l intégrale sur le plan de la probabilité d interaction pour l interaction en question !

16 M. Giard, Master 2 ASEP I-16 Pour une distribution de vitesse donnée on donne directement la quantité intégrée sur toutes les vitesses possibles: : La section efficace (suite) s -1 cm 2 cm/s cm -3 Vitesses thermiques : + normalisation Cas classique :

17 M. Giard, Master 2 ASEP I-17 Collision de 2 particules neutres : : La section efficace (suite) = surface projetée du nuage électronique = qques Angström carrés (Atome ou petite molécule) Collision de 2 particules de charges opposées : + -

18 M. Giard, Master 2 ASEP I-18 Collision d un ion et d une molécules polarisable : Section efficace dite de « Langevin » : La section efficace (suite) = qques centaines d Angström carrés

19 M. Giard, Master 2 ASEP I-19 Les densités dans l univers, Univers =1 n = ? cm-3 T = ? K Amas de Galaxies n cm -3 T = K Galaxie Nuage diffus Ionisé: n = 1 cm -3 T = K Neutre: n = 20 cm -3 T = 100 K Galaxie Nuage dense n = 10 4 /10 6 cm -3 T = 10 K

20 M. Giard, Master 2 ASEP I-20 Les fréquences des collisions pour H/H dans le milieu interstellaire galactique :

21 M. Giard, Master 2 ASEP I-21 Taux de + : p 3 (s -1 ) (nv ) 2 * n 2 v 2 d d/v n 2 v d 5 Dans léprouvette: n cm 3, v 10 5 cm/s, d cm => p 3 < s -1 Dans le milieu interstellaire: n < 10 6 cm 3, v et d idem => p 3 < s -1 1/ années ! Probabilité des collisions à 3 corps : n 1, v 1, 1 n 2, v 2, 2 n 3, v 3, 3 * (Temps de vie *)

22 M. Giard, Master 2 ASEP I-22 Problèmes des réactions Neutre/Neutre : (1) Il faut combattre la répulsion Coulombienne Barrière d Activation E d AB A B (2) Il faut une émission spontanée pendant la collision Temps de la collision : * 1 Å / 500 m/s = sec Probabilité d une transition dipolaire : Aij 10 /sec Probabilité pour qu une collision mène à une association : * Aij Fréquence des collisions avec association : k col. * Aij / ans ! è Les réactions Neutre/Neutre sont difficiles et rares. è Les réactions avec les ions sont favorisées. h E cin. (A+B) 1eV

23 M. Giard, Master 2 ASEP I-23 Les mécanismes élémentaires de la chimie interstellaire (1) X + e - X - + h Attachement radiatif Photo-détachement X + + e - X + h Recombinaison Photo-ionisation XY + + e - X + Y Recombinaison dissociative XY + e - X - + Y Détachement associatif Avec électrons

24 M. Giard, Master 2 ASEP I-24 Les mécanismes élémentaires de la chimie interstellaire (2) A + + BC AB + + C Echange ion-molecule Avec les ions A + + B A + B + Transfer de charge A + + B - A + B Neutralisation mutuelle A + + B AB + + h Association radiative

25 M. Giard, Master 2 ASEP I-25 Les mécanismes élémentaires de la chimie interstellaire (3) A + B AB + h Association radiative Avec les neutres AB + C A + BC Echange neutre-neutre Possible si dipole AB 0

26 M. Giard, Master 2 ASEP I-26 Autres mécanismes élémentaires dans le MIS A + + e - A + + e - + h Emission libre-libre rayonnement de freinage Bremstrahlung A + c.r. A + + e - + c.r. Ionisation par les rayons cosmiques Régions sombres c.r. + B c.r. + B + h Rayonnement synchrotron

27 M. Giard, Master 2 ASEP I-27 Exemple de chemins réactifs a Il faut déjà former H 2 en quantité suffisante ! H + H H 2 + h : plus quimprobable car pas de dipole On suppose que cela se fait à la surface des grains de poussière: H 1er collage Migration 2ième collage Formation Expulsion H H2H2 E 0.01eV E = 4.5 eV Taux de « collage » sachant que: Rayon du grain : r grain 0.1 m Vitesse de H : V th. 500 m/s Masse de H : m H = g Densité de gas : n H cm -3 Masse des grains/ Masse du gaz : Y 1/100 n grains = n H2 2 m H Y /(4/3 r grain 3 ) 8, cm -3 k coll. = r grain 2 V th n grains s -1 1./ 2500 ans

28 M. Giard, Master 2 ASEP I-28 Exemple de chemins réactifs (suite 1) Synthèse d espèces plus complexes: (6)C + + CH 4 C 2 H H 2 (7)C + + CH 4 C 2 H H (8)C 2 H e - C 2 H 2 + H (9)C 2 H C 2 H 2 C 4 H H 2 (10)C 4 H e - C 4 H + H Ionisation par les rayons cosmiques : H 2 + c.r. H e - + c.r. Puis réactions ions/molécules H 2 O, CH 4, NH 3, eg. : (1)H H 2 H H (2)O + H 3 + OH + + H 2 (3)OH + + H 2 H 2 O + + H (4)H 2 O + + H 2 H 3 O + + H (5)H 3 O + + e - H 2 O + H

29 M. Giard, Master 2 ASEP I-29 Résumé vers la complexité moléculaire Synthèse d espèces plus complexes: Chaines carbonnées etc … Ionisation par les rayons cosmiques : H 2 + c.r. H e - + c.r. Puis réactions ions/molécules Molécules simples: H 2 O, CH 4, NH 3 Formation de H 2 sur les grains de poussières


Télécharger ppt "M. Giard, Master 2 ASEP 2007-2008 I-1 Le 30m de l IRAM Physique des gaz interstellaires: Exemple de moyens dinvestigation au sol Linterféromètre du Plateau."

Présentations similaires


Annonces Google