Molécules organiques complexes dans les régions formant des étoiles de type solaire

The present PhD thesis goal is the study of the molecular complexity in solar-type star forming regions. It specifically focuses on two classes of molecules with a prebiotic value, the complex organic molecules and the cyanopolyynes. At this scope, I analyzed data from single-dish spectral surveys by means of LTE or/and non-LTE radiative transfer codes in two sources, a solar-type protostar in an isolated and quiet environment(IRAS16293-2422) and a proto-cluster of solar-type protostars (OMC-2 FIR4). The ultimate goal is to find similarities and differences between these two cases.I used data from two spectra surveys: TIMASSS (The IRAS16293-2422 Millimeter And Submillimeter Spectral Survey), which has been carried out in 2011 (Caux et al. 2011), and ASAI (Astrochemical Surveys At IRAM), which has been carried out in 2013-2015 (e.g. Lopez-Sepulcre et al. 2015). I extracted the lines (identification and integrated intensity) by means of the publicly available package CASSIS (Centre dAnalyse Scientifique de Spectres Infrarouges et Submillimtriques). Finally, I used the package GRAPES (GRenoble Analysis of Protostellar Envelope Spectra), which Ihelped to develop, to model the Spectral Line Energy Distribution (SLED) of the detected molecules, and to estimate their abundance across the envelope and hot corino of IRAS16293-2422 and OMC-2 FIR4, respectively.The major results of the thesis are:1. The first full census of complex organic molecules (COMs) in IRAS16293-2422;2. The first detection of COMs in the cold envelope of a solar-type protostar (IRAS16293-2422), supporting the idea that a relatively efficient formation mechanism for the detected COMs must exist in the cold gas phase;3. The discovery of a tight correlation between the dimethyl ether (DME) and methyl format (MF), suggesting a mother-daughter or sisters relationship;4. The detection of formamide, a species with a high pre-biotic value, in several protostars, including IRAS16293-2422 and OMC-2 FIR4;5. The full census of the cyanopolyynes in IRAS16293-2422 and OMC-2 FIR4, with the detection of HC3N and HC5N, DC3N and, for OMC-2 FIR4, the 13C isotopologue of HC3N cyanopolyynes. Please note that the work on OMC-2 FIR4 is still on-going.These results are the focus of two published articles (Jaber et al. 2014, ApJ; Lopez-Sepulcre, Jaber et al. 2015, MNRAS), one accepted article (Jaber et al., A&A) and a final article to be submitted (Jaber et al., A&A).Le but de cette thèse est l’étude de la complexité moléculaire dans les régions de formation stellaire. Cette thèse est centrée sur deux classes de molécules importantes pour la chimie prébiotique : les molécules organiques complexes et les cyanopolyynes.Pour ce faire, j’ai analysé les émissions moléculaires, dans le domaine radio millimétrique, de deux sources : une proto-étoile de type solaire, située dans un environnement calme (IRAS 16293-2422) et une proto-étoile de type solaire (OMC2-FIR4), située, elle, dans un proto-amas. Outre l’intérêt intrinsèque de l’étude de IRAS16293-2422, considérée comme le prototype des proto-étoiles de type solaire, l’objectif de mon travail était la recherche de similarités et de différences entre ces deux objets.Pour ce faire, j’ai utilisé les données issues de deux grands relevés spectraux réalisés avec l’antenne de 30m de l’IRAM : TIMASSS (The IRAS16293-2422 Millimeter And Submilimeter Spectral Survey) réalisé entre 2004 et 2006 (Caux et al. 2011) et ASAI (Astrochemical Surveys At IRAM) réalisé pendant la période 2013-2015 (eg Lopez-Sepulcre et al. 2015).L’identification et la détermination des paramètres des raies moléculaires ont été faites en utilisant un ensemble d’outils en accès libre, CASSIS (Centre d’Analyse Scientifique de Spectres Infrarouges et Sub- millimétrique). Afin d’estimer les propriétés physiques du gaz et les abondances moléculaires, j’ai modélisé la distribution spectrale d’énergie des raies moléculaires, dans les hypothèses de transfert radiatif à l’équilibrethermodynamique local et / ou hors d’équilibre, en utilisant les modèles et procédures constituant GRAPES (GRenoble Analysis of Protostellar Envelope Spectral) et les structures en densité et en température des deux sources déterminées antérieurement. CASSIS comme GRAPES utilisent les données de spectroscopie moléculaire issues des bases de données CDMS et JPL.Les principaux résultats de la thèse sont les suivants :1. Le premier recensement complet des molécules organiques complexes (COMs) dans le coeur chaud de IRAS16293-2422.2. La première détection de COMs dans l’enveloppe froide de IRAS16293-2422, qui laisse à penser qu’un mécanisme de formation des COMS, relativement efficace, doit exister en phase gazeuse froide.3. La découverte d’une forte corrélation entre les abondances du diméthyle-éther (DME) et du méthyle-formate (MF), qui suggère une relation mère-fille entre ces deux espèces.4. La modélisation de l’abondance du formamide, molécule considérée comme prébiotique, récemment détectée dans plusieurs protoétoiles incluant IRAS16293-2422 et OMC2-FIR4.5. Le recensement complet des cyanopolyynes et de leurs isotopes et leur modélisation dans IRAS16293-2422 et OMC2- FIR4.Ces résultats ont conduit à la publications de 2 articles (Jaber et al. 2014, ApJ ; Lopez-Sepulcre, Jaber et al. 2015, MNRAS), à un article accepté (Jaber et al. 2016, A&A) et à un article en préparation (Jaber et al. 2016, A&A)