Emission à grande longueur d'onde des Pah interstellaires
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
From IR to submm, the interstellar medium spectrum is dominated by grains emission. The smallest ones are aromatic molecules (PAHs) which heat the interstellar gas and enable the formation of H2. The Planck satellite which is going to observe the sky in the microwave range will bring new constraints on PAHs. The study of the cosmic microwave background fluctuations in this spectral range revealed an unexpected emission excess between 10 and 90GHz. This excess, or anomalous emission, is correlated with grains IR emission. Its origin could be electric dipole emission from rotating PAHs. The aim of my thesis is the understanding of PAHs longwavelength emission in order to constrain their properties and to prepare the Planck-Herschel data analysis. My work is divided in two parts : consistent modeling of rotational and rovibrational PAHs emissions from the near IR to the cm with realistic molecular properties, then comparison with observations. The anomalous emission that we extracted from the WMAP data at 23GHz allowed us to show that anomalous emission is well correlated with grains emission and that this correlation is better at 12µm (characteristics of PAHs) than at 100µm (characteristics of bigger grains). I also showed the independence of the anomalous emission on the intensity of the interstellar radiation field, one of the model predictions. Moreover, grains properties deduced from anomalous emission are consistent with those deduced from IR emission (size, abundance, dipole moment).
Abstract FR:
De l’IR au submm, le spectre du milieu interstellaire est dominé par l’émission des grains. Les plus petits d’entre eux sont des molécules aromatiques (PAHs) qui chauffent le gaz interstellaire et permettent à H2 de se former. Le satellite Planck qui observera le ciel dans le domaine microonde apportera de nouvelles contraintes sur les PAHs. L’étude des fluctuations du rayonnement à 3K dans ce domaine a révélé un excès d'émission inattendu de 10 à 90 GHz. Cet excès, ou émission anormale, est corrélé à l'émission IR des grains. Son origine pourrait être l'émission dipolaire électrique de PAHs en rotation. L’objectif de ma thèse est la compréhension de l’émission des PAHs à grande longueur d’onde pour mieux contraindre leurs propriétés et préparer l’analyse des données Planck-Herschel. Mon travail est divisé en deux parties : modélisation cohérente des émissions rotationnelle et rovibrationnelle des PAHs de l’IR proche au cm avec des propriétés moléculaires réalistes, puis confrontation du modèle aux observations. L’émission anormale que nous avons extraite des données WMAP à 23 GHz a permis de valider les prédictions principales du modèle. Pour la première fois, nous avons pu montrer que l’émission anormale est bien corrélée avec l’émission des poussières et que cette corrélation est meilleure à 12µm (caractéristique des PAHs) qu’à 100µm (caractéristique de grains plus gros). J’ai également montré l’indépendance de l’émission anormale par rapport à l’intensité du champ de rayonnement, une des prédictions du modèle. De plus, les caractéristiques des grains déduites de l’émission anormale sont en accord avec celles déduites de l’IR (tailles, abondance, moment dipolaire).