La formation des étoiles est un sujet central en astrophysique. Chercher à la comprendre permet notamment de replacer la formation de notre propre système solaire dans son contexte. Les observations radio/millimétrique/submillimétrique constituent un outil privilégié pour caractériser la composition chimique des proto-étoiles, mais il est nécessaire de comprendre quels phénomènes physiques peuvent être à l'origine des différences observées. La modélisation joue ainsi un rôle essentiel pour prédire l'impact qu'un paramètre ou un phénomène physique peut avoir sur la composition chimique des proto-étoiles.
Dans cette thèse, j'ai étudié l'impact de sursauts de luminosité sur la chimie des enveloppes de proto-étoiles de type solaire. Ces sursauts de luminosité sont associés au processus d'accrétion épisodique, impliquant des périodes de forte accrétion de la matière environnante par la jeune étoile en formation. Pour cela, j'ai réalisé une étude de modélisation faisant appel au code semi-analytique APE décrivant la dynamique physique du système et au modèle de chimie gaz-grain Nautilus.
Pour la majorité des espèces étudiées, le principal effet observé du sursaut est le déplacement temporaire des lignes de glace vers les régions externes de l’enveloppe. Le retour progressif à leur position initiale s’effectue sur des échelles de temps allant de quelques centaines d’années dans les 100 unités astronomiques les plus proches de la proto-étoile à plusieurs dizaines de milliers d’années au-delà de 1000 unités astronomiques. Dans les régions internes chaudes de l'enveloppe, les abondances de la majorité des molécules organiques complexes restent similaires dans les scénarios avec et sans sursaut. Cependant, j'ai trouvé que huit molécules (HOCH2CHO, CH3COCH2OH, C2H5CHO, OCS, SO2, C2S, C3S et HC3N) présentent une modification de leurs abondances dans les régions internes chaudes plusieurs dizaines de milliers d'années après le sursaut. Ces modifications trouvent leur origine dans les changements d’abondance des précurseurs induits par le sursaut au sein des régions froides et externes de l’enveloppe. Ces précurseurs forment ensuite les molécules mentionnées, qui sont transportées vers les régions internes chaudes via l’effondrement.
Avec ces résultats, cette thèse apporte de nouveaux éléments pour l’interprétation et la comparaison des observations de sources proto-stellaires. Ils montrent notamment que les abondances de la plupart des molécules organiques complexes peuvent être comparés entre des sources ayant ou non subi de sursaut de luminosité lié au phénomène d'accrétion épisodique. |
Star formation is a central topic in astrophysics. Seeking to understand it allows us to put the formation of our own solar system into context. Radio/millimeter/submillimeter observations are a key tool to characterize the chemical composition of protostars, but it is necessary to understand which physical phenomena may be responsible for the observed differences. Modeling thus plays an essential role in predicting the impact that a parameter or physical phenomenon may have on the chemical composition of protostars.
In this thesis, I studied the impact of luminosity outbursts on the chemistry of the envelopes of solar-type protostars. These luminosity outbursts are associated with the process of episodic accretion, involving periods of intense accretion of the surrounding material by the young forming star. To this end, I conducted a modeling study using the semi-analytical APE code, which describes the physical dynamics of the system, and the Nautilus gas-grain chemistry model.
For most of the species studied, the main observed impact of an outburst is the temporary displacement of the snowlines toward the outer regions of the envelope. The gradual return to their initial positions occurs over timescales ranging from a few hundred years within the 100 astronomical units closest to the protostar to several tens of thousands of years beyond 1,000 astronomical units. In the hot inner regions of the envelope, the abundances of most complex organic molecules remain similar in scenarios with and without an outburst. However, I found that eight molecules (HOCH2CHO, CH3COCH2OH, C2H5CHO, OCS, SO2, C2S, C3S, and HC3N) exhibit changes in their abundances in the hot inner regions several tens of thousands of years after the outburst. These modifications originate from changes in the abundance of precursors induced by the outburst within the cold, outer regions of the envelope. These precursors then form the molecules mentioned, which are transported to the hot, inner regions via the collapse.
With these results, this thesis provides new insights for the interpretation and comparison of observations of protostellar sources. In particular, they show that the abundances of most complex organic molecules can be compared between sources that have and have not undergone a luminosity outburst associated with the phenomenon of episodic accretion. |