PIXyES — Désorption induite par les photons UV-X et les électrons sur les surfaces de glace

Le projet PIXyES consiste en la mise en place d’un consortium de physique moléculaire, de chimie physique et d’astrophysique de laboratoire. L’objectif est d’apporter de nouveaux résultats sur les interactions photon-molécules physisorbées (souvent appelées glaces moléculaires) qui impactent profondément la physico-chimie des régions de formation d’étoiles et de planètes dans le milieu interstellaire. Le projet se focalise sur les phénomènes de désorption induite par photons - dans le domaine des ultraviolets du vide VUV (7-14 eV) et des rayons X « mous » (0,5-1,5 keV) – et par électrons dans les molécules condensées. Ces études expérimentale et théoriques vont apporter de nouvelles perspectives sur les mécanismes de désorption induite, qui permettront d’accéder à des données à l’échelle moléculaire qui ont un impact conséquent aux échelles macroscopiques du milieu interstellaire (rapports d’abondances gaz-solides, localisation des lignes de condensations…). A l’heure actuelle, les études quantitatives de la désorption induite sont limitées à des mesures de rendements absolus à partir d’un nombre limité de systèmes, pour la plupart des glaces pures, et le manque de compréhension des mécanismes moléculaires impliqués empêche de mettre en lumière des tendances générales et de prédire les efficacités de désorption à partir des glaces complexes du milieu interstellaire. La détection d’un nombre sans cesse croissant de nouvelles espèces moléculaires gazeuses dans les régions les plus froides de l’espace entraine cependant un besoin urgent pour ces données de laboratoire, qui sont centrales à la compréhension des observations du milieu interstellaire. Cette tendance est d’ailleurs appelée à accélérer de façon sensible suite au lancement futur du nouveau télescope spatial JWST (James Webb Space Telescope). La stratégie actuelle pour l’estimation des rendements de photodésorption en laboratoire doit donc être repensée. C’est une nouvelle approche que nous nous proposons de développer avec le projet PIXyES. En identifiant, et en comprenant, les principaux mécanismes de désorption à partir de systèmes modèles, à l’aide d’une approche concertée mêlant expériences et simulations numériques, nous visons à proposer à la communauté astrochimique des rendements de photodésorption applicables à n’importe quelle espèce moléculaire coadsorbée dans des glaces composées à majorité d’eau et de CO/CO2, qui sont les espèces largement majoritaires des glaces astrophysiques. Notre hypothèse, basée sur des études récentes, est que les radiations interagiront principalement avec les composants majoritaires des glaces interstellaire, et que la désorption est ainsi une conséquence de la dissipation de l’énergie déposée dans ces matrices, menant à l’éjection des coadsorbats. Si cette hypothèse se confirme, l’étude des mécanismes de redistribution de l’énergie nous permettra alors d’être à même de prédire les rendements de photodésorption à partir de glaces réalistes, pour n’importe lequel de ses constituants, ce qui implique également les molécules organiques coadsorbées, sans avoir à étudier chacun des possibles systèmes de façon isolée, ce qui, au regard du nombre de molécules potentiellement présentes, serait virtuellement impossible. Pour ce faire, des approches complémentaires expérimentales et théoriques seront utilisée en synergie, à savoir des études résolue en énergie des photons menées à l’aide du rayonnement synchrotron, dans les domaines VUV et des rayons X « mous », le développement d’une méthode d’étude de la désorption basée sur l’emploi d’une source laser VUV et d’une détection des désorbats résolue en énergie cinétique, interne, et en vecteur vitesse, la modélisation théorique des processus de dissipation d’énergie dans des glaces modèles, et des expériences comparées entre les processus de photodésorption et de désorption induite par les électrons.