Etudes des précurseurs de molécules prébiotiques en laboratoire et dans les spectres des régions de formation d'étoiles

摘要

Les conditions physiques et chimiques des premières étapes de la formation stellaire sont propices à la formation de molécules complexes organiques à base de carbone, oxygène et azote qui pourraient être les précurseurs des espèces prébiotiques découvertes dans les météorites. Des études suggèrent que cette complexité démarre avec des réactions chimiques sur les grains interstellaires et l'évaporation des espèces formées dans la région chaude de l'étoile en formation. Par ailleurs le lancement de l'Observatoire Spatial Herschel (HSO) et la mise en route de l'interféromètre ALMA (Atacama Large Millimeter Array), permettent des études inédites à haute résolution spectrale et/ou spatiale dans les domaines submillimétriques et du térahertz. Ainsi de nombreuses molécules peuvent être étudiées avec une sensibilité inégalée sur une large gamme spectrale. Cependant, les données spectroscopiques précises permettant d'identifier les molécules complexes qui nous intéressent sont parfois manquantes principalement à cause des difficultés liées à la mesure et à l'analyse de leurs spectres de laboratoire. Durant cette thèse je me suis intéressée plus particulièrement aux isotopologues des molécules complexes, aussi bien d'un point de vue spectroscopique qu'astrophysique. L'étude des abondances de ces isotopologues (deutérés, 13C...) dans le milieu interstellaire peut fournir des informations visant à comprendre les chemins réactionnels qui conduisent à la complexité moléculaire et ainsi contribuer à contraindre leur formation afin de déterminer si elle a lieu en phase gazeuse ou sur les grains. Dans une première partie, je présenterai les notions essentielles à la compréhension et la cohésion des deux composantes (spectroscopie de laboratoire et observations astrophysiques) ainsi que les différents outils utilisés lors de ces études; j'introduirai alors les différents types d'observations en radioastronomie. Dans une seconde partie, je développerai les études menées sur les isotopologues de deux molécules complexes organiques (l'éthanol 13C et le glycolaldéhyde deutéré) ayant un intérêt astrophysique. Ces études ont débuté d'un point de vue spectroscopique, avec (i) les mesures du spectre en laboratoire, et (ii) la détermination des paramètres caractéristiques des différents isotopologues. Ces travaux ont mené à la réalisation d'un spectre synthétique, ayant pour but de réaliser une identification dans le milieu interstellaire (MIS). Ces études ont continué d'un point de vue astrophysique avec la recherche des molécules étudiées en laboratoire dans des régions de formation stellaire. J'ai, dans un premier temps, effectué des tentatives de détection à partir des relevés spectraux existants: ceux-ci ont permis d'établir des limites de détection de nos molécules et ont mis en évidence quelques raies qui pourraient correspondre aux espèces recherchées. Puis j'ai réalisé mes propres observations afin de tenter de confirmer la détection et de montrer de possibles différences d'abondance entre les isotopomères. Je terminerai en ouvrant sur les perspectives pour des observations futures et pour des développements ultérieurs, basés sur ce travail.