BLANC - Blanc

– SCHISM

Résumé de soumission

1.Contexte scientifique et objectifs L'astrochimie a connu un fort développement ces 20 dernières années et est maintenant un domaine scientifique reconnu, prêt à tirer parti des capacités sans précédent des nouveaux instruments de l'IRAM, puis d'ALMA et d'Herschel pour la spectroscopie et l'imagerie à haute résolution. Les instruments et les modes d?observations seront-ils suffisamment flexibles pour s?adapter à des besoins toujours plus variés? Les observations s?adosseront-elles à des méthodes d?analyse puissantes et à des modélisations exploitant l'évolution des connaissances des processus fondamentaux ? Le projet SCHISM explore plusieurs facettes de ces questions, dont le couplage de la chimie en phase gazeuse à celle à la surface des grains, et le couplage de la chimie avec la turbulence magnéto-hydrodynamique (MHD) (phénomènes de transport, structures dissipatives, chocs). Sa pertinence vient du lien fort entre développements numériques pointus et observations utilisant les instruments les plus performants du domaine: le satellite Herschel et les interféromètres millimétriques: Plateau de Bure (PdBI) et ALMA. Les molécules sont de loin les traceurs les plus riches de la matière diffuse dans l?univers, des galaxies à grand z aux disques proto-planétaires. Leurs degrés de liberté internes et externes gardent en effet la signature des conditions physiques de l'environnement où elles évoluent. Pour bénéficier pleinement des diagnostics fondés sur les raies moléculaires, leurs processus de formation et destruction doivent être compris quantitativement. Alors que la chimie en phase gazeuse est de mieux en mieux comprise, la chimie en phase solide est encore balbutiante, malgré le rôle majeur de tels processus pour la formation de H2 et d'autres espèces (p.ex CH3OH). De plus, l'activité chimique est intimement couplée à la dynamique du gaz, et par conséquent à son évolution. La chimie affecte les mouvements du gaz via le rayonnement des molécules polaires qui constitue le principal agent de refroidissement du gaz dans de nombreux milieux; ces molécules contrôlent l'équation d?état du gaz et donc sa dynamique. En retour, la dynamique du gaz affecte la chimie parce que les écoulements sont turbulents, supersoniques et plus ou moins couplés au champ magnétique. Combiner des codes chimiques sophistiqués avec la dynamique du gaz est à la fois une étape vitale pour exploiter pleinement la richesse des observations de raies moléculaires et un formidable défi du fait de la non-linéarité de la dynamique des fluides et celle des réactions chimiques. Le but du projet est de rassembler des théoriciens et des observateurs pour développer et tester les modèles numériques décrivant l'interaction de gaz moléculaire avec le rayonnement (le code-PDR de Meudon), une pertubation supersonique (code de choc MHD), et conjointement apporter les jeux de données appropriés pour tester les codes et une nouvelle méthode améliorant l'efficacité des observations en interférométrie pour les sources étendues. 2. Description du projet et méthodologie Du côté numérique, nous proposons d'implémenter deux nouvelles caractéristiques au code de modélisation des régions de photodissociation (PDRs) de Meudon: i) l?introduction de la chimie à la surface des grains à l?aide d?un formalisme récent appelé équations des moments et ii) le mélange turbulent au front de photodissociation, modélisé par un coefficient de diffusion turbulent. Nous livrerons également des outils numériques permettant de rapidement modéliser un choc MHD mono-dimensionnel, quels que soient les paramètres du choc, son âge ou le réseau chimique nécessaire. En parallèle, nous poursuivrons les efforts en vue de coupler les codes de chimie avec le processus de dissipation intermittente de la turbulence, et notamment son caractère multi-échelle. Nous rendrons publics deux ensembles de données qui serviront de référence aux codes chimiques : 1) la première étude exhaustive d?une famille chimique clé, celle des hydrures, et 2) un inventaire chimique de la PDR de la Tête de Cheval, dont la géométrie est particulièrement simple. Deux autres programmes d?observations sont destinés à sonder la structure et la cinématique du gaz interstellaire : 3) étude en émission de la structure à petite échelle du gaz dans les champs déjà sondés par les raies en absorption ; 4) observations systématiques de régions fortement pertubées par une région HII, (Pex les structures de la nébuleuse de l'Aigle) susceptibles de servir de « sources-étalons » pour les aspects dynamiques. Ces observations bénéficieront du développement du mode d?observation interféromètrique, dit « à la volée », qui permettra l?observation à haute résolution angulaire de grands champs avec une qualité d?imagerie meilleure que la technique actuelle, dite de mosaique. Les observations proposées serviront de validation scientifique de ce mode au PdBI.

Coordination du projet

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Aide de l'ANR 0 euros
Début et durée du projet scientifique : - 0 Mois

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