A study of the chemical and physical interplay between solar-like protostars and their immediate environment using OMC-2 FIR4

Le secret de nos origines semble être l'un des plus grands mystères non résolus de tous les temps. Il a été exploré depuis l'antiquité, mais plusieurs questions restent sans réponse. Une étape importante dans la résolution de ce problème consiste à remonter le temps et à retracer l'histoire chimique et physique de la formation du système solaire à travers l'étude des systèmes planétaires actuellement en formation. Le stade hot corino, en particulier, est considéré comme un outil essentiel pour comprendre l'évolution de la chimie organique et, peut-être, l'apparition de la vie sur Terre. Toutefois, la question est de savoir si nous sommes proches de la réalité.Les hot corinos étudiés jusqu'à présent sont situés dans des amas protostellaires peu denses. En revanche, notre Soleil est né dans un amas stellaire très dense, à proximité d'étoiles massives. Le rayonnement énergétique de ces dernières a dû contribuer à façonner l'évolution du milieu environnant. En outre, l'irradiation interne par des particules énergétiques protostellaires (> 10 MeV), est également connue pour avoir eu lieu pendant la formation du système solaire. La façon dont tout cela pourrait affecter la chimie du proto-Soleil et des proto-étoiles similaires reste une question ouverte.Dans cette optique, j'ai abordé deux objectifs majeurs dans ma thèse. Le premier était d'étudier l'impact des conditions physiques sur la chimie des hot corinos. Le second était de comprendre comment la matière au sein des amas protostellaires peut être façonnée et altérée par des processus externes et internes. Pour atteindre ces objectifs, j'ai étudié l'amas protostellaire OMC-2 FIR4 qui est le représentant le plus proche de l'environnement de la naissance solaire. Le système est un hub situé le long du Filament de Forme Intégral (Integral Shape Filament) dans Orion, près des étoiles de haute masse de l'amas Trapèze. Il abrite au moins cinq protoétoiles, dont la candidate hot corino HOPS-108, qui a été étudiée en détail dans cette thèse avec son matériel environnant. En utilisant des données interférométriques, j'ai caractérisé le contenu chimique du hot corino, et j'ai exploré la morphologie et la dynamique du gaz à l'intérieur de OMC-2 FIR4.Cette thèse fait partie du projet AstroChemical Origins (ACO), financé par le programme de recherche et d'innovation Horizon 2020 de l'Union européenne, dans le cadre de la convention de subvention Marie Skylodowska-Curie n° 811312.The secret of our origins appears to be one of the greatest unsolved mysteries of all time. It has been explored since antiquity, but several questions remain unanswered. An important step in addressing this problem is to go back in time and retrace the chemical and physical history of Solar System formation through the study of currently emerging planetary systems. The hot corino stage, in particular, is regarded as a critical tool for understanding the evolution of organic chemistry and, possibly, the advent of life on Earth. However, the question is how close are we to reality?In fact, the hot corinos studied so far are located in loose protostellar clusters. On the other hand, our Sun was born in a densely packed star cluster, near massive stars. The energetic radiation of the latter must have contributed to shaping the evolution of the surrounding environment. In addition, internal irradiation from protostellar energetic particles (> 10 MeV), is also known to have occurred during Solar System formation. How all of this could affect the chemistry of the proto-Sun and similar protostars remains an open question.In this light, I addressed two major objectives in my thesis. The first was to study the impact of the physical conditions on hot corino chemistry. The second was to understand how the material within protostellar clusters can be shaped and altered by external and internal processes. To achieve the objectives, I investigated the protostellar cluster OMC-2 FIR4 which is the nearest representative of the solar birth environment. The system is a hub located along the Integral Shape Filament in Orion, near the high-mass stars of the Trapezium cluster. It harbours at least five protostars, including the hot corino candidate HOPS-108, which was thoroughly studied in this thesis together with its surrounding material. Using interferometric data, I characterised the chemical content of the hot corino, and explored the morphology and dynamics of the gas within OMC-2 FIR4.This thesis is part of the project AstroChemical Origins (ACO), funded by the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under the Marie Sklodowska-Curie grant agreement No 811312