Physical-chemical processes induced by ionizing radiations in the interstellar medium. The example of large carbonaceous molecules.

Processus physico-chimiques induits par les rayonnements ionisants dans le milieu interstellaire. L'exemple des molécules carbonées de grande taille.

Aude Simon (1) , Emmanuel Dartois (2) , Fernand Spiegelman (1)

1 LCPQ - Laboratoire de Chimie et Physique Quantiques
2 ISMO - Institut des Sciences Moléculaires d'Orsay

The interactions of ionizing radiations with interstellar matter are expected to play a crucial role in the physics and chemistry of the interstellar medium. The induced processes depend on the type, energy and intensity of the radiation and of the chemical nature of the target, that can be either a molecule or a larger entity (a carbonaceous or silicate grain potentially covered with an icy mantle), or a molecule interacting with a grain. This article addresses the simulation of induced electronic and nuclear processes in the case of carbonaceous molecules of several tens of atoms, and in particular polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), which may contain a significant fraction of cosmic carbon. We introduce some theoretical aspects developed to describe some of these mechanisms and then we illustrate long timescale reactivity processes such as isomerisation and dissociation observed for PAHs.

Les interactions des rayonnements ionisants avec la matière interstellaire jouent un rôle important dans la physicochimie du milieu interstellaire. Les processus induits dépendent du type, de l’énergie et de l’intensité du rayonnement, ainsi que de la nature de la cible, qui peut être une molécule ou une entité de plus grande taille (grain carboné ou silicaté, éventuellement recouvert d’un manteau de glace), ou encore une molécule en interaction avec un grain. Cet article porte sur la simulation des processus électro-nucléaires induits dans le cas de molécules carbonées de plusieurs dizaines d’atomes, et notamment des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) qui contiendraient une fraction significative du carbone cosmique. Nous introduisons brièvement les aspects théoriques permettant de décrire un certain nombre de ces processus, puis nous illustrons quelques mécanismes de réactivité unimoléculaire induite conduisant à l’isomérisation et/ou à la dissociation des HAP.

Mots clés: ionizing radiation; PAH; quantum chemistry; nuclear and electronic dynamics

Mots clés: rayonnement ionisant; HAP; chimie quantique; dynamique électronique; dynamique moléculaire

Domaines: Autre; Radiochimie; Astrophysique [astro-ph]

Aude Simon, Emmanuel Dartois, Fernand Spiegelman. Processus physico-chimiques induits par les rayonnements ionisants dans le milieu interstellaire. L'exemple des molécules carbonées de grande taille.. L'Actualité Chimique, 2021, La chimie sous rayonnement, 460-461, pp.34-41. ⟨hal-03195166⟩