Photodésorption UV et X de molécules organiques dans le milieu interstellaire

Le milieu interstellaire (MIS), et plus particulièrement ses régions les plus froides, possède une très riche variété de molécules différentes, des plus simples (H2, H2O…) à des espèces organiques complexes (HCOOCH3, CH3CN…). En plus de l’intérêt astrochimique évident lié à leur présence, elles constituent également des marqueurs fondamentaux de l’évolution de la matière interstellaire, permettant d’affiner notre compréhension d’étapes-clefs telles que la formation des étoiles dans les nuages froids, ou des planètes dans les disques d’accrétion. L’origine de la plupart de ces espèces demeure incertaine. Cependant, il est probable que des processus de désorption de nature non-thermique, induite par l’irradiation des poussières interstellaires recouvertes de manteaux moléculaires glacés, puisse expliquer la détection de ces molécules dans la phase gazeuse du MIS. Ce phénomène, à ce jour toujours mal contraint expérimentalement et théoriquement, est donc un élément central pour la compréhension des abondances moléculaires observées avec les plus récents télescopes au sol (ALMA, NOEMA) et spatiaux (futur télescope JWST).

Le sujet de la thèse consiste en l’étude en laboratoire des mécanismes de désorption induite des molécules condensées par les photons dans les domaines VUV (5 – 16 eV) et X (500 – 1500 eV). Le but est double. Il s’agit d’évaluer les efficacités de photodésorption de différentes espèces moléculaires dans ces deux domaines d’énergie, mais également de comprendre à l’échelle microscopique comment l’énergie du photon, absorbée par les espèces, peut-être redistribuée dans le solide moléculaire et mener à la désorption d’une espèce de surface. Pour ce faire, le candidat participera au développement d’une nouvelle méthode d’étude de la photodésorption couplant des techniques complémentaires basées sur la physique moléculaire et les sciences des surfaces : la génération d’impulsions laser VUV par mélange de fréquence non-linéaire, des techniques laser type pompe-sonde afin de sonder la dynamique des processus de désorption, la spectroscopie multiphotonique résonante REMPI afin de déterminer les états quantiques des molécules désorbées et la détection résolue en vecteur vitesse VMI qui permettra d’imager le processus dans l’espace des vecteurs d’onde. Ces études seront complétées par plusieurs campagnes de mesure menées au synchrotron SOLEIL, où les processus de photodésorption seront étudiés en fonction de la longueur d’onde des photons incidents dans les domaines UV et X. Enfin, une partie du travail – qui sera réalisé en collaboration avec l’Institut des Sciences Moléculaires d’Orsay – portera sur le rôle fondamental joué par les électrons secondaires générés dans les solides moléculaires lors des irradiations.