Published September 22, 2006 | Version v1
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Evolution of silicate dust in interstellar, circumstellar and cometary environments: the role of irradiation and temperature

Description

Due to the development of observational and analytical tools, our knowledge of the silicate dust has considerably increased these last years. Dust is formed around evolved stars and injected in the interstellar medium (ISM) in which it travels. Dust is then incorporated in the proto-planetary disks around young stars. During its life cycle, the silicate dust is subjected by numerous processes. The aim of this PhD work is firstly to study the chemical and morphological modifications of silicate dust in supernovae shock waves then to indicate its evolution when it is incorporated around young stars. We have developed low energy ion irradiations in situ in a photoelectron spectrometer (XPS). The chemical and morphological changes have been measured respectively by XPS and atomic force microscopy. We have also carried out thermal annealing under controlled atmosphere of amorphous silicates. The structural and chemical modifications have been observed by analytical transmission electron microscopy. We have shown that ion irradiation induces chemical and morphological changes in silicate. In the ISM, supernovae shock waves are thus a major process which could affect the silicate dust evolution. The microstructure obtained after thermal annealing strongly depends on oxygen fugacity. They often offer a good comparison with those observed in primitive materials present in our solar system. The recrystallization of amorphous interstellar precursors in the inner accretion disk is thus an efficient process to form crystalline silicates which are furthermore incorporated in small parent bodies (asteroids or comets). (author)

Abstract (French)

Suite a l'amelioration des techniques d'observation, notre perception de la poussiere silicatee dans les milieux astrophysiques a beaucoup evoluee. Elle se forme autour des etoiles en fin de vie puis est injectee dans le milieu interstellaire (MIS) ou elle transite. Elle est ensuite incorporee autour des etoiles jeunes. Lors de son cycle de vie, la poussiere est soumise a diverses sollicitations qui la modifient. Les objectifs de cette these sont de determiner les modifications chimiques et morphologiques de la poussiere silicatee dans les ondes de choc de supernovae et d'indiquer comment elle evolue lors de son incorporation autour des etoiles jeunes. Nous avons ainsi effectue des irradiations ioniques a basse energie in situ dans un spectroscope de photoelectrons (XPS). Les suivis chimiques et morphologiques ont ete realises par XPS et microscopie a force atomique. Nous avons egalement mis en place des recuits sous atmosphere controlee de silicates amorphes. Les evolutions microstructurales et chimiques ont ete suivies a l'aide d'un microscope electronique en transmission analytique. Nous avons montre qu'une irradiation ionique induit des modifications chimiques et morphologiques. Les ondes de choc de supernovae sont donc propices a l'evolution de la poussiere dans le MIS. Les produits de recristallisation obtenus suite aux recuits sont dependants de l'atmosphere. Les microstructures obtenues sont souvent comparables avec celles observees dans les objets primitifs de notre systeme solaire. La recristallisation du precurseur interstellaire dans la partie interne du disque d'accretion est donc un moyen pour former des phases retrouvees dans les asteroides ou les cometes

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Original title (French)
Evolution des silicates dans les milieux interstellaires, circumstellaires et cometaires: le role de l'irradiation et de la temperature

Publishing Information

Imprint Pagination
202 p.
Report number
FRNC-TH--9734

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Notes
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