Plateforme de spectroscopie ultraviolet et ultraviolet du vide

 

 

Nous avons développé une plateforme de spectroscopie VUV (ultraviolet du vide) permettant de mesurer les sections efficaces d’absorption des molécules d’intérêt atmosphérique. Ces sections efficaces d’absorption VUV, qui sont fondamentales pour modéliser les processus de photodissociations dans les atmosphères d’exoplanètes, présentent une dépendance thermique qui est très mal connue et qui est source d’incertitude dans les modèles atmosphériques. Nous mesurons ces sections efficaces d’absorption et leur variation avec la température. Une fois mesurées, ces données spectroscopiques sont ensuite incluses dans notre modèle cinétique de photo-thermo-chimie qui permettent in fine de prédire les abondances de différentes molécules présentes dans les atmosphères des Jupiters et Neptunes chauds. Ces données sont aussi mises à disposition de la communauté via diverses bases de données, dont celle du projet EXACT (https://www.anr-exact.cnrs.fr/fr/absorption-cross-sections/). Par exemple, la variation de section efficace d’absorption de CO2 est très importante (voir Figure 1) et a des conséquences sur les abondances moléculaires prédites par les modèles (voir Figure 2).

 

Figure 1: Sections efficaces de CO2 entre 150 et 800K (Venot et al. 2018)

 

Figure 2: Profils d'abondances verticaux de quelques molécules dans l'atmosphère d'un Jupiter Chaud lorsque la section efficace d'absorption VUV de CO2 à 300 K (trait plein) ou à 800K (tiret) est utilisée dans le modèle cinétique (Venot et al. 2018).

 

 

La plateforme est composée d’un monochromateur (McPherson), d’une source de lumière (lampe à Deutérium), d’une cellule en Quartz (Nabertherm), d’un four (Nabertherm) permettant de chauffer le gaz étudié jusqu’à 1400 K, d’un photomultiplicateur de type « solar blind » (Hamamatsu) et plusieurs systèmes de pompage (voir Figure 3). Un système d’injection est ajouté pour introduire le gaz souhaité.

 

Le monochromateur permet de faire des études sur la gamme 50-300 nm, avec une résolution maximale de 0,01 nm.

 

 

Figure 3 : Photographie de la plateforme VUV.