Université de Rennes 1 Non-LTE spectroscopy of methane in hypersonic flow for the characterisation of hot Jupiters Spectroscopie hors équilibre du méthane en jet hypersonique pour la caractérisation des Jupiters chauds spectroscopie infrarouge ultrasensibleméthaneécoulement hypersoniqueexoplanètesplasma froid infrared ultrasensitive spectroscopymethanehypersonic jetexoplanetscold plasma Spectroscopie infrarouge Méthane Aérodynamique hypersonique Jupiters chauds Plasmas froids Le système expérimental de pointe SMAUG a été développé pour produire des données de référence spectroscopiques infrarouges inédites pour la détection de nouvelles molécules et la reconstruction de la structure verticale de l'atmosphère d’exoplanètes de type Jupiter chaud. Une minituyère de Laval en graphite, connectée à une source de haute enthalpie et couplée à un spectromètre par temps de déclin d’une cavité optique (CRDS), a été développée afin de produire des spectres infrarouges à haute résolution et haute température du méthane dans la région à 1,67 μm. Le dispositif expérimental fonctionne dans deux configurations complémentaires pour accéder aux signatures infrarouges complexes du méthane dans ses états vibrationnels fortement excités. Une détente hypersonique produit un état de très fort déséquilibre thermodynamique moléculaire, associé à des températures vibrationnelles élevées et une température rotationnelle très basse. Du spectre hors équilibre sont extraites les positions précises des niveaux d'énergie vibrationnels excités qui permettent d’affiner la surface d'énergie potentielle du méthane et d’améliorer la précision des modèles théoriques variationnels ab initio qui fournissent les listes de raies spectroscopiques à haute température à la communauté des planétologues. Une nouvelle technique CRDS post-choc conduit à des conditions proches de l’équilibre thermodynamique local. Les températures vibrationnelle et rotationnelle élevées atteintes donnent accès à la structure rotationnelle complète des différentes bandes obervées, de même qu’aux bandes chaudes vibrationnelles issues des états les plus excités de chaque polyade du méthane. En parallèle, une source plasma radiofréquence de type Pocket Rocket a été adaptée et utilisée comme moyen de chauffage alternatif.. Ce travail de thèse a été réalisé dans le cadre du projet ANR e-PYTHEAS qui vise à mieux connaître la formation des exoplanètes et leur évolution. A state-of-art experimental system, SMAUG has been developed to produce unprecedented infrared spectroscopic reference data that will help planetologists to detect new molecules and reconstruct the vertical structure of the atmosphere of exoplanets. A specially designed small dimension Laval nozzle connected to a compact high enthalpy source equipped with cavity ringdown spectroscopy (CRDS) is used to produce high-resolution infrared spectra of polyatomic molecules in the 1.67 μm region. The experimental setup can operate according to two complementary working regimes to interpret the complex pattern of highly-excited vibrational states. The hypersonic jet delivers a strong out-ofequilibrium state, in which vibrationally hot and rotationally cold high-resolution infrared spectra was recorded. The obtained non-Local Thermodynamic Equilibrium (LTE) spectrum of methane provides accurate positions of the upper energy levels to refine the potential energy surface on which ab initio variational theoretical models are based. A post-shock CRDS technique results in conditions close to LTE which allow the analysis of a more complex rotational structure and complete information on the excited hot vibrational energy levels. Parallelly, through a collaboration, a transformed Pocket Rocket plasma source was developed and implanted into SMAUG to investigate an alternative heating system with more elevated vibrational energy levels. This work was done in the frame of the e-PYTHEAS project that focuses on hightemperature spectroscopy of small hydrocarbons. Electronic Thesis or DissertationText en application/pdf1 : 27563 Kohttps://ged.univ-rennes1.fr/nuxeo/site/esupversions/9007c98c-1536-4868-9313-cd17ef50f44a Dudás Eszter 1992-03-06 RO 257268723 eszter.dudas.work@gmail.com 2021REN1S015 http://www.theses.fr/2021REN1S015 2021-07-02 Physique Universite de Rennes 1thesis.degree.grantor_1 02778715X Doctorat non ouiGeorgesRobertintervenant_1118611976CampargueAlainintervenant_2064812766ReyMichaëlintervenant_4069215286BiennierLudovicintervenant_5125021674GamacheRobertintervenant_6257269355CampargueAlainintervenant_2064812766Boyé-PéronneSéverineintervenant_3070447519 Matière, Molécules et MatériauxecoleDoctorale_1 204761115 Institut de Physique de Rennes partenaireRecherche_1 16177525X ddc:530 GeorgesRobertCampargueAlainBoyé-PéronneSéverineReyMichaëlBiennierLudovicGamacheRobertUniversite de Rennes 1Sciences et technologie, medecine, pharmacie, odontologie, droit, economie, gestion, philosophieMatière, Molécules et MatériauxÉcole doctorale Matière, Molécules et Matériaux (Le Mans) Institut de Physique de Rennes ASCII PDF 28224727