Study of the early phases of star formation
Etude des phases précoces de la formation des étoiles
Résumé
Cold cores are the first step of star formation, characterized by medium densities (between 1e4 and 1e6 cm-3), low temperatures (< 15 K) and low UV radiations. In these environments, a rich chemistry takes place on the surface of the dust grains. Understanding the physico-chemical processes at play in these cores is essential to trace the origin of molecules predominantly formed via reactions on dust grain surfaces. With new instruments, like JWST, and unpredeced resolution and power, the ice phase will be uncovered and studied in depth. We present a study of two cold cores, L429-C and L694, both observed with the IRAM 30m single dish radiotelescope. Observed species count CO (and its isotopologues) and CH3OH, key species precursors of more complex organic molecules. The same method is applied to each core in order to obtain the gas-phase abundance by deriving the column densities of detected species from physical parameters, with a non-local thermal equilibrium radiative transfer model. These observations allowed us to probe the molecular abundances as a function of density and visual extinction.Both the cores present ice observations (prior to JWST) and show interesting trends in their gas-to-ice ratio. L694 being at more advanced state (infalling), we try to understand the evolution of both ice and gas abundances in the cold core evolution, as well as the ice composition evolving through time. Coupled to these observations are chemical models trying to uncover the non-thermal mechanisms responsible for the desorption of ice in the gas-phase. In parallel to these studies, we present a synthetic ice spectra generator tool to match JWST observations, in order to support proposals and help analyzing real observations.
Les coeurs denses sont la première étape de la formation des étoiles, possédants des densités moyennes (entre 1e4 et 1e6 cm-3), de basses températures (< 15 K) et avec une irradiation par les UV faible. Ces environnements abritent une chimie riche, se produisant en grande partie à la surface des grains de poussière. Pour comprendre les processus physico-chimiques en jeu, il est essentiel de retracer l'origine des molécules dont la formation se produit en majorité à la surface des grains. Cette chimie est encore mal contrainte mais grâce aux nouveaux instruments, dont le JWST, les caractéristiques des glaces et la formation de ces molécules à la surface vont pouvoir être étudiées à grande échelle et avec une résolution sans précédent. Nous présentons ici l'étude de deux coeurs denses, L429-C et L694, tous deux observés avec le radiotélescope 30m de l'IRAM. Les espèces visées en phase gazeuse sont le CO (et ses isotopologues) et CH3OH, espèces clefs précurseurs des molécules organiques complexes. Une méthode unique est appliquée sur chaque coeur afin d'obtenir les abondances moléculaires de la phase gazeuse. Cette méthode se base sur les paramètres physiques du nuage et permet d'obtenir une densité de colonne grâce à un code de transfert radiatif dans un milieu qui n'est pas à l'équilibre thermodynamique local. Ces observations nous ont permis d'étudier les distributions d'abondance moléculaire en fonction de l'extinction visuelle et la densité.Les deux coeurs présentent des observations de glace (précédent le JWST) et montrent d'intéressantes tendances dans leur rapport gaz-sur-glace. L694 étant plus avancé dynamiquement, nous pouvons ainsi tracer l'évolution de la composition de la glace et du gaz à travers le temps. Couplés à ces observations, nous utilisons des modèles chimiques afin d'ajouter des contraintes sur les mécanismes de désorption non-thermique, responsables de la présence d’espèces formées sur les glaces dans la phase gazeuse. En parallèle de cette étude, nous présentons un outil de création de spectres synthétiques de glace pour les observations du JWST, afin d’aider à l’écriture des demandes de temps d’observation mais également d’aider à l’analyse des observations attendues.
Origine : Version validée par le jury (STAR)