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Astrophysique et astrochimie Michaël De Becker Masters en Sciences Chimiques et Sciences Géologiques 2013-2014 Généralités.

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1 Astrophysique et astrochimie Michaël De Becker Masters en Sciences Chimiques et Sciences Géologiques Généralités

2 Plan du cours Généralités Chap.1: Environnements astronomiques Chap.2: Processus chimiques Chap.3: Molécules dans l'Univers

3 Généralités L'astrophysique en quelques mots... Science qui se consacre à l'étude des objets astronomiques peuplant l'Univers, incluant leur formation et leur évolution, par l'application de concepts physiques. Astronomie et astrophysique? L'astrophysique a démarré lorsque les astronomes ont commencé à appliquer les lois de la physique pour comprendre les astres qu'ils observaient. Pourquoi envisager l'astrochimie?...

4 Généralités Inventaire des molécules découvertes dans des environnements astronomiques divers (plus de 170!): - espèces neutres - espèces cationiques - espèces anioniques (très peu, découvertes ces dernières années)

5 Généralités Inventaire des molécules découvertes dans des environnements astronomiques divers (plus de 150!): - espèces neutres - espèces cationiques - espèces anioniques (très peu, découvertes ces dernières années)

6 Généralités Inventaire des molécules découvertes dans des environnements astronomiques divers (plus de 170!): - espèces neutres - espèces cationiques - espèces anioniques (très peu, découvertes ces dernières années)

7 Généralités Inventaire des molécules découvertes dans des environnements astronomiques divers (plus de 170!): - espèces neutres - espèces cationiques - espèces anioniques (très peu, découvertes ces dernières années) Molécule la plus abondante: hydrogène moléculaire (H 2 ) … ensuite: CO

8 Généralités Inventaire des molécules découvertes dans des environnements astronomiques divers (plus de 170!): - espèces neutres - espèces cationiques - espèces anioniques (très peu, découvertes ces dernières années) Molécule la plus abondante: hydrogène moléculaire (H 2 ) … ensuite: CO Diversité et complexité chimique processus élaborés

9 Généralités Inventaire des molécules découvertes dans des environnements astronomiques divers (plus de 170!): - espèces neutres - espèces cationiques - espèces anioniques (très peu, découvertes ces dernières années) Molécule la plus abondante: hydrogène moléculaire (H 2 ) … ensuite: CO Diversité et complexité chimique processus élaborés Quels sont les défis de lastrochimie? (conditions physico-chimiques particulières, inaccessibilité du laboratoire, exploration de questions scientifiques à lintersection de plusieurs disciplines…)

10 Généralités Confusion à éviter! ChimieSpectroscopie moléculaire Transformation, processus, dynamique Diagnostic moléculaire, qualitatif ou quantitatif, basé sur linteraction entre la matière et le rayonnement

11 Généralités Dans quel contexte scientifique se situe lastrochimie? Astrophysique Chimie Astrochimie

12 Généralités Dans quel contexte scientifique se situe lastrochimie? Astrophysique Chimie Astrochimie Spectroscopie moléculaire

13 Généralités Dans quel contexte scientifique se situe lastrochimie? Astrophysique Chimie Astrochimie Spectroscopie moléculaire - progrès dans lexploration de la complexité de la matière - extension des domaines dapplication de la chimie - apport significatif pour lastrophysique

14 Généralités Galaxie… (Voie Lactée)

15 Généralités Galaxie… (Voie Lactée), milieu interstellaire…

16 Généralités Galaxie, milieu interstellaire, région de formation stellaire… (~50 Ma.l.)

17 Généralités Galaxie: M51 (~ 31 Ma.l.)

18 Généralités Milieu interstellaire… - Région HII (T ~ K): gaz ionisé entourant des étoiles très chaudes (O et B), détecté surtout dans le domaine visible (raies en émission) - Région HI (T ~ 100 K): gaz neutre détecté essentiellement par la raie dH à 21 cm - Nuage moléculaire (T ~ K): région dense peuplée de molécules, essentiellement H 2, détectée via lémission de la molécule CO (utilisée comme traceur pour la molécule H 2 )

19 Généralités Milieu interstellaire… - Région HII (T ~ K): gaz ionisé entourant des étoiles très chaudes (O et B), détecté surtout dans le domaine visible (raies en émission) - Région HI (T ~ 100 K): gaz neutre détecté essentiellement par la raie dH à 21 cm - Nuage moléculaire (T ~ K): région dense peuplée de molécules, essentiellement H 2, détectée via lémission de la molécule CO (utilisée comme traceur pour la molécule H 2 ) Constituants du milieu interstellaire: - atomes, ions, électrons… - molécules de faible masse (H 2,CO, etc…cfr inventaire moléculaire) - PAH (hydrocarbures aromatiques polycycliques) - poussières…

20 Généralités Nuage moléculaire (Nébuleuse de la Tête de Cheval, ~ 1600 a.l.)

21 Généralités Nuage moléculaire (Rho Oph A, découverte de lO 2 )

22 Généralités Nuage moléculaire (Nuage moléculaire dOrion, ~ 1500 a.l.)

23 Généralités Régions de formation stellaire (dans la Nébuleuse dOrion, ~ 1500 a.l.)

24 Généralités Région de formation stellaire (dans la Nébuleuse de lAigle, M16, 6500 a.l.)

25 Généralités Quelques résultats récents obtenus au moyen du satellite Herschel

26 Généralités Quelques résultats récents obtenus au moyen du satellite Herschel

27 Généralités Relations entre environnements présentant un intêrêt astrophysique/astrochimique dans le cadre de ce cours.

28 Généralités Objectif principaux du cours Introduction à quelques notions d'astrophysique, principalement au niveau Galactique Aperçu des processus et circonstances de formation des éléments chimiques intervenant dans les molécules et les minéraux (intérêt en chimie et géologie) Introduction aux concepts de base de l'astrochimie: processus chimiques dans des environnements astronomiques Aborder des questions scientifiques relatives à l'astrophysique et à l'astrochimie, en insistant sur l'importance des approches pluridisciplinaires pour étudier ces questions Etendre la culture scientifique d'étudiants dans des disciplines sans lien direct avec les sciences spatiales


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