Contact LISA: I. Kleiner, L. Coudert

PI: Thérèse HUET (PhLAM, UMR 8523, Lille)

Modélisation de mouvements de torsion : signature spectroscopique de molécules astrophysiques et pré-biotiques entre 0,001 et 2 THz.

Cette ANR, fruit d’une collaboration entre le laboratoire LISA et le laboratoire PhLAM de Lille, a pour but est de modéliser les signatures spectrales des mouvements de torsion de molécules contenant un ou plusieurs groupes chimiques qui subissent un mouvement de grande amplitude. L’intérêt porté à cette question est relié aux nombreuses observations astrophysiques actuelles et à la nécessité de caractériser les signatures spectrales dans le domaine (sub)-millimétrique de molécules astrophysiques et prébiotiques (principalement pour des molécules organiques de poids moléculaire inférieure à 500 amu) contenant des rotateurs CH₃, OH ou des groupes amines. Les futurs observatoires (observatoire spatial Herschel, observatoire ALMA (Atacama Large Millimeter Array) et l’observatoire SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) à bord d’un avion stratosphérique vont ouvrir pour la première fois la région spectrale sub-millimétrique jusqu’à quelques THz avec des résolutions et des sensibilités inégalées jusqu’ici. Les molécules qui possèdent un groupe méthyle CH₃ sont particulièrement visées car elles possèdent des milliers de raies dans ce domaine spectral.

Pour étudier ces molécules, le laboratoire PhLAM va s’appuyer sur les nombreuses sources microondes et submiillimétriques disponibles à Lille dans le domaine 0.001-2 THz ainsi que sur le jet moléculaire développé autour du rayonnement synchrotron à SOLEIL (consortium JET-AILES). La contribution du LISA est surtout focalisée sur le développement d’approche théorique destinée à la modélisation des mouvements de grande amplitude.

Un des objectifs de cette ANR est l’étude de la molécule de formiate de méthyle (HCOOCH₃) et de ses isotopologues. Cette molécule et ses isotopes sont en effet classés par les astrophysiciens de la mission Herschel comme participant à la « confusion spectrale » observée dans les spectres astrophysiques. Ceci rend indispensable une modélisation précise – en laboratoire – de leurs spectres afin de permettre la détection de nouvelles espèces moléculaires. Par ailleurs, les rapports isotopiques (¹³C/¹²C, D/H, ¹⁸O/¹⁶O) contiennent des informations très utiles pour contraindre les modèles astrochimiques.

Nos travaux sont effectués en collaboration avec le Dr. J. Cernicharo (Madrid) pour la détection astrophysique dans le nuage interstellaire Orion. Un autre objectif cette ANR, très novateur, va consister à comprendre et à analyser pour la première fois le spectre de molécules présentant de la rotation interne d’un groupe méthyle asymétrique CH₂D. Les deux molécules cibles pour cette étude sont le méthanol monodeutérée (CH₂DOH) et l’acétamide monodeutérée (CH₂D(C=O)NH₂). Enfin les molécules présentant deux groupes de rotation interne CH₃ seront aussi modélisées.

Les listes de raies obtenues à l’issue de ces étude seront communiquées aux bases de données spectroscopiques à usage astrophysique « publiques » de façon à être accessibles à l’ensemble de la communauté des astrophysiciens.