Astrochemical reaction networks : bringing order to chaos

La façon dont les molécules se forment, survivent et prospèrent dans le milieu interstellaire est au centre des préoccupations fascinantes de l'astrochimie. Les observations astronomiques ont détecté une multitude de molécules (<270) possédant jusqu'à 13 atomes (sans tenir compte des HAP). De plus, les modèles astrochimiques tentent de simuler les processus qui régissent l'évolution chimique interstellaire, fournissant des prédictions pour reproduire les observations. Les réseaux de réaction sont l'épine dorsale des modèles astrochimiques et l'un des éléments les plus cruciaux où se concentrent les connaissances chimiques. Au cours de ma thèse, j'ai essayé de "mettre de l'ordre'' dans les réseaux de réactions astrochimiques couramment utilisés en utilisant la chimie numérique comme outil. Le but de ma thèse peut être divisé en deux objectifs immédiats: (1) améliorer les réseaux de réactions chimiques en phase gazeuse, et (2) fournissant de nouvelles informations sur le processus de désorption thermique.1): Les réseaux en phase gazeuse (e.g. KIDA et UMIST) contiennent ~8000 réactions impliquant plus de 500 espèces. Parmi celles-ci, moins de 20% ont été étudiées en laboratoire ou théoriquement, et pas seulement dans la gamme des densités (10^3-10^10) et des températures (10-200 K) interstellaires. Ainsi, mon premier objectif était de "nettoyer'' les réseaux de l'erreur la plus évidente possible: la présence de réactions endothermiques. À cette fin, à l'aide de calculs de mécanique quantique (QM), j'ai d'abord créé une database de structures et de propriétés pour presque toutes les molécules présentes dans les réseaux de réaction en phase gazeuse. Puis, avec ces données, j'ai effectué un contrôle de l'endothermicité pour chaque réaction présente dans le réseau de réaction en phase gazeuse généré par notre groupe au fil des années. J'ai constaté que ~5% des réactions sont endothermiques non reconnues comme telles, dont les 2/3 sont signalées comme sans barrière. L'impact de la suppression des réactions incorrectes a été étudié via modèle astrophysique, découvrant que le réseau de réaction impliquant des espèces porteuses de Si est le plus impacté. Après la suppression des réactions incorrectes, un nouveau réseau de réaction en phase gazeuse, appelé GRETOBAPE, a été créé.2): Deux grandeurs majeures régissent la désorption thermique des espèces des glaces interstellaires : l'énergie de liaison des espèces (BE) et le facteur pré-exponentiel (nu). Les BE et, dans de très rares cas, les nu sont généralement obtenus via des expériences ou des études numériques qui ne considèrent qu'une ou quelques molécules d'eau pour simuler le manteau de glace des grains interstellaire. Ainsi, j'ai développé une nouvelle méthodologie pour calculer une distribution précise et non biaisée des sites d'adsorption et des BEs et nu correspondants. Premièrement, un nouveau grand modèle de manteau glacé de grains a été obtenu via le nouveau programme ACO-FROST. Deuxièmement, j'ai obtenu une distribution des sites d'adsorption pour l'ammoniac et l'eau. L'extrémité inférieure et supérieure de la distribution BE de l'eau et de l'ammoniac pourrait avoir un impact majeur sur l'abondance gazeuse prévue de ces deux espèces. J'ai étudié l'impact des formules couramment utilisées pour nu pour calculer le taux de désorption thermique dans les expériences de désorption à température programmée (TPD). J'ai découvert que l'utilisation de formules différentes entraînait des différences importantes dans la description du processus de désorption.Enfin, ma thèse n'a fait qu'effleurer la pointe de l'iceberg des données astrochimiques utilisées pour simuler les processus chimiques se produisant dans le milieu interstellaire. J'espère que ma contribution a ouvert la voie à des études plus systématiques des réseaux de réactions en phase gazeuse et du taux de désorption thermique des molécules interstellaires, pour fiabiliser les prédictions des modèles astrochimiques.How molecules are formed, survive and thrive in the Interstellar Medium are the fascinating focus of astrochemistry. Astronomical observations have detected a multitude of molecules (