Study on the dissociation of astro-PAHs

Etude de la dissociation des hydrocarbures aromatiques polycycliques dans un contexte astrophysique Les hydrocarbures polycycliques aromatiques (PAH en anglais) sont mis en évidence dans les milieux astrophysiques par des bandes caractéristiques dans l'infrarouge, bandes qui sont émises suite à l'excitation de ces molécules par les photons ultraviolets (VUV pour ultraviolet du vide) émis par les étoiles massives. Cette interaction avec le rayonnement influe sur la charge et la stabilité de ces PAH ainsi que sur les mécanismes de dissociation mis en jeu. Ceci affecte, en retour, l'énergétique et la chimie du gaz interstellaire. En particulier, les PAH pourraient contribuer à la formation de la molécule la plus abondante, H_2, dans les régions de photodissociation (PDR). Ce travail apporte une contribution à ce sujet en quantifiant l'interaction du rayonnement VUV avec des PAH de taille moyenne grâce à des études expérimentales et des simulations numériques. Les résultats expérimentaux ont été obtenus lors de deux campagnes utilisant le rayonnement synchrotron. D'une part, des mesures de spectroscopie d'action dans un piège à ions quadripolaire nous ont permis d'obtenir les rendements d'ionisation et de fragmentation ainsi que les rapports de branchement entre les différents fragments. D'autre part, des expériences d'imagerie de photoélectrons-photoions en coïncidence (iPEPICO) nous ont permis d'obtenir des courbes de fragmentation et des taux de dissociation par ajustement de ces courbes avec un modèle statistique (RRKM). Pour l'étude détaillée des processus de fragmentation, nous nous sommes focalisés sur le cas de deux isomères du cation de dibenzopyrène (C_24H_14^+) afin d'évaluer l'impact de la structure sur ces processus. Nous avons pu rationaliser les tendances expérimentales observées grâce aux calculs utilisant la théorie de la fonctionnelle de la densité et des simulations intensives de dynamique moléculaire. Les résultats ont permis de montrer l'importance de la structure et de la non-planéité dans l'énergétique des réactions et les chemins de dissociation. Ce travail apporte des données moléculaires significatives pour décrire l'évolution chimique des PAH dans les modèles astrophysiques. Ceci inclut la première mesure du rendement d'ionisation pour des PAH cations de taille moyenne ainsi que la détermination de plusieurs taux de dissociation de ces espèces en fonction de l'énergie interne. Nous présentons aussi un nouveau mécanisme qui pourra être considéré dans l'évaluation de la contribution des PAH à la formation de H2 dans les PDR. Ce mécanisme qui implique des régions de type "baie", devra être étudié sur un échantillon plus grand de PAH.