Dust evolution in interstellar shocks
Evolution des poussières dans les chocs
Résumé
Dust grains play a ma jor role in the evolution of the interstellar medium and galaxies. From models we know that dust is strongly destroyed in interstellar shocks powered by supernovæ explosions, so dust needs to be (re)formed in the interstellar medium. In this report, we focus on the modelling of dust processing in MHD shock waves propagating through dense clouds. This is a first step toward a more general study of the evolution of dust in the cold phase of the interstellar medium. We determine the rate of destruction of silicate and carbon dust by vaporisation and sputtering in transverse MHD shock waves, wether monofluid (J shocks) or multifluid (C shocks) with velocity below 50 km/s. Dust grains are modelled by refractory, spherical, homogeneous and non porous cores covered by an icy mantle. The dust size distribution resulting from the competition between shattering and coagulation of grains in the shock is calculated and coupled to the integration of the shock structure. We integrate the out of equilibrium charge distribution of grains, their dynamics through the shock (including their inertia and the effect of charge fluctuations), and their processing simultaneously with the calculation of the chemistry, ionisation state and the gas dynamics. This full coupling of shock structure with dust, necessary for C shocks, allows us to assess the feedback of dust processing on the dynamics of shocks. We present the first study of dust processing in J shocks in dense clouds. Some preliminary results are presented on the processing of dust in C shocks. We emphasize the particular role dust play in C shocks, very much like in dusty plasmas.
Les poussières sont un acteur important de l'évolution du milieu interstellaire, et plus généralement des galaxies. De nombreux modèles prédisent une destruction importante de ces poussières dans les chocs impulsés par les explosions de supernovæ, Ce constat impose de reformer les poussières dans la phase dense du milieu interstellaire. Dans cette thèse, nous nous intéressons au traitement des poussières dans les chocs MHD se propageant dans les nuages denses, premier pas vers une étude plus générale de l'évolution des poussières dans la phase froide du milieu interstellaire. Nous calculons l'intensité de la destruction des poussières silicatées et carbonées, par érosion et vaporisation, dans des chocs MHD transverses mono-fluides (type J) et multi-fluides (type C) de vitesse inférieure à 50 km/s. Les grains de poussières sont modélisés par des cœurs réfractaires sphériques, homogènes et non poreux, recouverts d'un manteau de glaces. La distribution en taille des poussières résultant de la compétition entre la fragmentation et la coagulation dans ces chocs est également calculée et couplée à la résolution de la dynamique du choc. La distribution de charge hors-équilibre des grains, leur dynamique à travers le choc (compte tenu de leur inertie et des fluctuations de leur charge), et le traitement qu'ils subissent sont intégrés en simultané de la résolution de la chimie, de l'état d'ionisation et de la dynamique du gaz dans le choc. Ce couplage complet, indispensable pour les chocs C, permet d'estimer l'effet rétroactif du traitement des poussières sur la dynamique du choc. Nous présentons la première étude de la destruction des poussières par les chocs J se propageant dans les nuages denses. Quelques résultats préliminaires sur le traitement dans les chocs C soulignent la place particulière qu'occupent les poussières dans ces chocs dont les propriétés rappellent celles des dusty plasmas.
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