Modélisation de spectres infrarouges de molécules cométaires

Les comètes comptent parmi les corps les plus primitifs du Système solaire, et leur composition chimique fournit des informations clés sur sa formation. Grâce à la sonde Rosetta et à sa spectrométrie de masse in situ de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, de nombreuses nouvelles espèces moléculaires ont été identifiées. Cette thèse vise à prolonger ces résultats en fournissant les données moléculaires nécessaires à la détection de certaines de ces espèces dans d’autres comètes, à l’aide d’installations au sol et dans l’espace. Des données moléculaires précises sont essentielles pour une modélisation fiable des spectres infrarouges de ces espèces, et ouvriront la possibilité de les détecter avec les générations actuelles et futures de spectromètres dans le proche infrarouge, tels que le James Webb Space Telescope (JWST), le spectrograph CRIRES+ sur le Very Large Telescope de 8 m, ainsi que les futurs instruments de l'Extremely Large Telescope (ELT) de 39 m. A partir de nouveaux spectres à haute résolution de chlorométhane et de cyanogène obtenus en collaboration avec des groupes expérimentaux (ligne AILES du synchrotron SOLEIL et laboratoire LISA), une analyse en positions et en intensité de bandes fondamentales est présentée. Grâce à des calculs de spectres précis, des longueurs d’onde et des intensités de raies en absorption et en émission ont été obtenus pour ces deux molécules, donnant lieu au développement de deux nouvelles bases de données. Ces bases de données sont ensuite utilisées dans le développement de modèles de fluorescence adaptés aux environnements cométaires. Appliqué à un récent spectre cométaire obtenu par le JWST, nous présentons une première limite supérieure de l'abondance de cyanogène dans les atmosphères cométaires, à partir d'observations à distance. Ce travail constitue une première étape du projet de recherche COSMIC ("COmputation and Spectroscopy of Molecules in the Infrared for Comet"), visant à développer des modèles spectroscopiques de molécules cométaires dans l'infrarouge.