Collisional excitation of interstellar molecules : theory and observations interpretations

Excitation collisionnelle de molécules d'intérèt astrophysique : théorie et interprétation d'observations

François Lique (1)

1 LERMA - Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique

Modeling of the observational spectra requires collisional rates with the most abundant species (He, H2). The present thesis focuses on the calculation of new rate coefficients in collision with He of SO and CS for temperatures ranging from 5 to 1500K. New 2D and 3D potential energy surfaces for the SO-He and CS-He systems are obtained with accurate ``coupled clusters" methods. For the dynamics calculations, an hybrid approach combining close coupling and IOS methods have been used. These new coefficients differ significantly from previously published ones. We also present ro-vibrational rate coefficients : the ro-vibrational rate coefficients are three orders of magnitude lower than those of the rotational excitation. The new rate coefficients were included in radiative transfer models : in the interpretation of SO or CS molecular emission, the use of these new rates could lead to important differences on the density, abundance and temperature structure of molecular clouds.

Pour interpréter les observations astrophysiques, il est nécessaire de connaître les taux d'excitation collisionnelle des molécules par les espèces les plus abondantes (He, H2). Cette thèse présente des taux de collisions ro-vibrationnelle de SO ainsi que de CS pour des températures allant de 5 à 1500K. Des potentiels d'interaction à 2 et 3 dimensions pour les systèmes SOHe et CSHe ont été calculés par des méthodes ``Clusters Couplés". Une approche hybride combinant Close-Coupling et méthodes IOS a été utilisée pour l'excitation rotationnelle. Les nouveaux taux de collisions présentent des différences par rapport à ceux précédemment publiées. Les taux d'excitation ro-vibrationnelle de SO et CS ont aussi été calculés : ils sont très inférieurs à ceux rotationnelle. Enfin, ces nouveaux taux de collisions ont été introduits dans des codes de transfert radiatif : leur utilisation peut changer de façon significative l'interprétation de l'abondance interstellaire de SO et CS.

Mots clés: Chimie Quantique; Transfert radiatif; Dynamique moléculaire; Milieu interstellaire; Collisions inélastiques; Système van der Waals

Domaines: Physique Atomique [physics.atom-ph]

François Lique. Excitation collisionnelle de molécules d'intérèt astrophysique : théorie et interprétation d'observations. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00172004⟩