Formation de H - GEPI, UMR CNRS 8111 : Physique stellaire et
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Formation de H2 (et de petites molécules) à la surface de grains (Astrophysique de Laboratoire, expérience FORMOLISM) (en relation avec des observations de l'émission de H2 dans le milieu interstellaire) J-H Fillion, F. Dulieu, J-L.Lemaire Doctorants: G. Callejo, S. Baouche Aters: H. Momeni, F. Le Petit LERMA Observatoire de Paris, Université de Cergy-Pontoise UMR 8112 du CNRS. Journée Instrumentation et R&D 22/11/2002 Observatoire de Paris But scientifique: Comprendre les processus à l'interface gaz-grain interstellaire dans les régions de formation d'étoiles Astronomes: Observations et modélisations théoriques de zones de formation d'étoiles Physiciens expérimentateurs et théoriciens: Etude des réactions et processus physico-chimiques à l'œuvre à l'interface gaz-surface Développements instrumentaux et technologiques nécessaires pour obtenir ou étudier Données physiques sur les interactions gaz-grain interstellaire / gaz-glace(s) dans les régions de formation d'étoiles. * Formation de H2 sur des surfaces d'intérêt astrophysique (synthèse hétérogène ou processus catalytiques) * Réactions chimiques (molécules autres que H2) par interaction gaz - grains / surfaces couvertes de glaces MOTIVATION H+(H - grain) H2(v,j)+ K.E+ grain GAZ PHASE • H2 abundance in diffuse clouds ( 102-104 atoms/cm3 ; 10-100 K) Strong abundance cannot be explained by classical 3-body collisions. • What is the energy budget of the reaction ? Contribution to the heating of the gas ? Contribution to infrared emission detected in region of high excitation ? Open questions • Sticking probability • Mecanism • Kinetic energy released • Internal energy released Parameters • Nature of the surface amorphous carbon Graphite Silicates ices • Temperature of the surface 6-60 K • Incident kinetic energy • Surface coverage SERT Dessin: François Rigaud + Réalisation : MECA 2000 GEPI/PHT Dessin: Jean-Michel HUET + Atelier: Basile Thierry-Melse UHV chamber (July 2001) Complete setup (July 2002) H2 Cryostat GMC ou PSD Diaphragmes Spectromètre à temps de vol Chopper Porteéchantillon Cryostat Laser 3ème étage 1er étage 2ème étage Pompe Turbo Pompe ionique Atomic H beamline (July 2002) Microwave Dissociator 2.45 GHz P=2 Torr P= Beam cooling 12 K Beam chopper Differential pumping UHV Main Chamber 10-4 10-6 10-8 10-10 Torr Atomic H source under test (July 2002) Internal energy E(v,j) measurement REMPI (2+1) ,XEFXspectrum+←←%%%% Pulsed tunable dye laser: 190-205 nm nH2(v,J) Population distribution of molecules desorbed from the surface Kinetic Energy measurement by Velocity Mapping Ions cloud Laser Sa GM C le p m Imaging of State Selected Molecules Velocity distribution of molecules desorbed from the surface _ r or h sp o Ph reen Sc CCD vr Autres laboratoires expérimentaux * Université de Syracuse (NY. USA) et Université de Catania (It.) G Vidali & V Pirronello TPD seul sur surfaces solides et glaces (HD) * Cosmic Dust Group, University College London N Mason, D Williams2 E(v,J) sur H2 * Laboratoire de catalyse, Université d'Odense A Luntz, A Baurichter TPD seul sur surfaces solides et glaces * Observatoire de Paris - Université de Cergy-Pontoise TPD, E(v,J), Ek de HD sur surfaces solides et glaces (RAIRS) Contact de notre équipe avec l'ensemble de ces laboratoires, et plus particulièrement Odense (Convention DRI CNRS – NRS Dk + poste invité) Syracuse et Catane (postes invités) Exemple de régions où les données de laboratoire pourront s'appliquer BHR71 (3 colors composite image in the visible) showing the dark nebula and the ejecta south from the protostar IRS1 - Alves and Lada The ESO Messenger n°103 March 2001 - Lemaire, Field, Pineau des Forêts, Callejo Near infrared emission from a protostar in BHR71, ApJ in preparation Autre exemple OMC1 Star forming region between - BN-KL and - The trapezium stars Composite image using adaptive optics (ESO + CFHT) 0.15" spatial resolution 2.121 µm (λ/∆λ=100) H2 emission [v=1-0 S(1) line] + background
