Study of the interstellar dust evolution in photon-dominated regions
Etude de l'évolution des poussières interstellaires dans les régions dominées par le rayonnement
Résumé
My PhD thesis is about the study of the interstellar dust evolution in photon-dominated regions. I used data from IRS (Infrared Spectrograph) on board the Spitzer space telescope. This data is part of the SPECPDR program whose aim is to study very small particles and chemistry in photodissociation regions (PDRs). I participated in the reduction and photometric calibration of this data. I also developed modelling tools in order to interpret this data. In particular, I have updated the Désert et al. (1990) dust emission model and developed a radiation transfer model. I demonstrated the presence of aromatic infrared bands (AIBs) emitters in the ionised gas in front of the Horsehead nebula. Their survival in this HII region could be related to the moderate intensity and hardness of the radiation field. The shape of the AIBs spectrum can be explained by the significant presence of neutral emitters. Furthermore, I modelled the Horsehead and the NGGC2023 north PDRs using plan-parallel and spherical geometry, respectively. This modelling allowed me to demonstrate that the relative abundance PAH (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, AIBs emitters)/VSG (Very Small Grains, continuum emitters) appears about 2 times lower in the Horsehead nebula than in Cirrus clouds. This PAH/VSG ratio is equal to the Cirrus value in the outer and diffuse part of NGC2023 and becomes 5 times lower in the inner and denser part of this PDR. I also conclude that very small particles seem to evolve mainly in PDRs and do not evolve much under the effect of the radiation field in the diffuse medium. I proposed some physical processes which could explain these variations in PDRs.
Ma thèse porte sur l'étude de l'évolution des poussières interstellaires dans les régions dominées par le rayonnement. J'ai utilisé les données IRS (Infrared Spectrograph) du télescope spatiale Spitzer, qui font partie du programme SPECPDR pour l'étude des très petites particules et de la chimie dans les régions de photodissociation (PDRs de l'anglais PhotoDissociation Regions). J'ai participé à la réduction et l'étalonnage photométrique de ces données et développé un modèle pour leur interprétation. J'ai notamment mis à jour le modèle d'émission des poussières de Désert et al. (1990) et développé un modèle de transfert de rayonnement. J'ai détecté la présence d'émetteurs des bandes aromatiques infrarouges (AIBs de l'anglais Aromatic Infrared Bands) dans le gaz ionisé à l'avant de la Tête de Cheval. Leur survie pourrait être due au champ de rayonnement relativement peu dur et peu intense. La forme du spectre des AIBs peut être expliquée par la présence notable d'émetteurs neutres. J'ai modélisé les PDRs de la Tête de Cheval et de NGC2023 nord respectivement en géométrie plan-parallèle et sphérique. J'ai ainsi pu mettre en évidence que le rapport d'abondance PAH (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, émetteurs des AIBs)/VSG(very small grains, émetteurs du continuum) est environ 2 fois moins élevé dans la Tête de Cheval que dans les Cirrus. Ce rapport PAH/VSG est égale à celui des Cirrus dans les parties externes et diffuses de NGC2023 et devient 5 fois plus faible dans les parties internes et denses de la PDR. J'ai également conclu que les très petites particules semblent évoluer surtout dans les PDRs et peu dans le milieu diffus. J'ai proposé plusieurs processus physiques pouvant expliquer les variations observées dans ces PDRs.
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