• Astrophysique: une méthode théorique permettant d’étudier l’excitation collisionnelle de molécules interstellaires hautement réactives a été mise au point!____¤201801

     

    Une étude, dont les résultats intitulés «An Efficient Statistical Method to Compute Molecular Collisional Rate Coefficients» sont publiés dans la revue The Astrophysical Journal Letters, a permis de mettre au point une méthode théorique permettant d’étudier l’excitation collisionnelle de molécules interstellaires hautement réactives. Basée «sur un traitement statistique de la collision moléculaire», cette méthode fournit des résultats très précis avec des temps de calcul drastiquement réduits.

     

    Notons tout d'abord que «les télescopes tels que le satellite HERSCHEL ou les interféromètres ALMA et NOEMA» en ouvrant «de nouvelles fenêtres d’observation avec des résolutions spatiales et spectrales jusque-là inégalées», permettent «une étude approfondie de la composition et de l’évolution chimique du milieu interstellaire», ce qui est très précieux car «une détermination précise de l'abondance des différentes espèces interstellaires aide à aborder les questions fondamentales suivantes :

    Comment se forment les molécules organiques complexes ?

    Comment se forment les étoiles et les planètes ?

    Quelle est l’origine des molécules observées dans les comètes du système solaire

     

    Dans ce cadre, la détermination des abondances moléculaires, qui «se fait en même temps que la détermination des conditions physiques (température, densité, champ de rayonnement…) régnant dans le milieu interstellaire», impose «de comprendre le mécanisme d’émission du rayonnement provenant des nuages moléculaires interstellaires» où deux processus principaux, les collisions et le rayonnement, «gouvernent l’excitation et la désexcitation des espèces chimiques».

     

    Comme «le mouvement des atomes et molécules lié à la température du milieu induit des collisions permettant le transfert d’énergie d’une particule à l’autre» (de l'énergie qui «permet aux molécules d’atteindre des niveaux d’énergie supérieurs»), il est essentiel «d’étudier les processus d’excitation collisionnelle des espèces interstellaires et ainsi de caractériser les transferts d’énergie qui se font dans les nuages moléculaires froids».

     

    Cependant, «malgré des progrès significatifs effectués ces dernières années, les approches purement quantiques ne permettent pas d’étudier les collisions impliquant des molécules réactives comme les ions moléculaires», car «lorsque ces molécules entrent en collision avec les espèces interstellaires majoritaires (H2, He, H), il se forme généralement un complexe moléculaire stable rendant les approches quantiques standard impossibles à utiliser en raison de la grande densité d’états quantiques mis en jeu».

     

    Dans ce contexte, l'étude ici présentée a employé «une approche statistique pour décrire ces collisions» et est parvenue «à modéliser de façon très précise le processus collisionnel et les transferts d’énergie aux très basses températures (-260°C) qui caractérisent le milieu interstellaire».

     

    De ce fait, il est désormais «envisageable d’obtenir des données fiables pour les espèces réactives (OH+, H2O+, H3O+, H3+, etc.) grâce à cette approche efficace et très peu couteuse en calcul (temps/mémoire)», ce qui ouvre la voie «à de nouveaux diagnostics moléculaires précis, par exemple la mesure du taux d’ionisation galactique qui régule la formation des étoiles et des planètes».

     

     


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