Le milieu interstellaire (MIS) joue un rôle essentiel en astrophysique car c’est son évolution qui pilote le cycle de la matière, des phases les plus diffuses aux étoiles et aux planètes, et c’est lui en retour qui est le porteur de l’enrichissement en éléments lourds de la matière engendré par la nucléosynthèse stellaire. Il s’enrichit en effet des éléments lourds éjectés par les étoiles, sous formes de vents et d’explosions de supernovae. La dynamique et l’évolution ultérieure du milieu, i.e. sa capacité à se refroidir, à former des structures, à se coupler au champ magnétique, à se condenser et in fine à former des étoiles dépend fortement de ces éléments, incorporés dans les molécules complexes et les grains de poussières. Pour ces mêmes raisons, l’évolution du MIS est un ingrédient essentiel de l’évolution des galaxies.

La compréhension des mécanismes physiques et chimiques qui régissent l’évolution du MIS est donc l’objectif principal de PCMI. L’analyse de l’émission de la matière permet d’accéder à la composition chimique, aux conditions d’excitation et à la cinématique. L’interprétation de ces observations nécessite des modèles numériques incluant différents processus de physico-chimie, transfert d’énergie et dynamique. Ces modèles font appel à des données fondamentales de chimie et de physique tant expérimentales que théoriques. Les conditions physiques particulières de ce milieu (très faibles pressions et températures) impliquent l’utilisation de méthodes spécifiques pour obtenir ces données fondamentales (expériences en jet supersoniques par exemple). A contrario, le MIS constitue un laboratoire unique, où la matière peut être étudiée dans des conditions extrêmes, et où de nouveaux phénomènes physiques ou chimiques ont été découverts. L'étude de ces phénomènes contribue ainsi à l’amélioration de nos connaissances en physique et chimie. L’ensemble de ces objectifs a permis de développer une dynamique interdisciplinaire impliquant des équipes d’astrophysique, de physique et de chimie.

L’observation du MIS s’appuie sur un vaste domaine de longueurs d’onde. Le domaine sub-millimétrique, avec l’IRAM et prochainement ALMA, et l’infrarouge lointain, avec le lancement du Herschel Space Observatory (HSO) en 2009, y jouent un rôle prépondérant. Les domaines proche-IR, IR-moyen, visible et UV restent incontournables : Spitzer, le VLT et le HST sont utilisés par la communauté PCMI, et le JWST sera une nouvelle étape. A l’autre extrémité du spectre électromagnétique, le e-VLA, puis à plus long terme SKA, devraient relancer l’étude de la composante la plus diffuse du MIS, le gaz atomique.

PCMI s’est fortement impliqué dans la préparation des programmes menés sur ces grands télescopes, en soutenant la spectroscopie de laboratoire pour les molécules, le développement de modèles physiques et chimiques, la création de bases de données (spectroscopie, réactions chimiques, collisions) nécessaires à l’interprétation des observations. Avec l’arrivée de ces nouveaux observatoires (HSO, ALMA), et des progrès majeurs réalisés par les grands télescopes actuels (IRAM, VLT), le programme PCMI apparaît comme un atout essentiel pour la communauté française, qu'il est impératif de renouveler.

Ce document illustre cette nécessité par un bilan des activités passées (2005-2008), suivi d’une prospective scientifique pour la période 2009-2012. Cette prospective présente les grandes thématiques scientifiques qui relèvent du PCMI en soulignant les interfaces avec d’autres programmes de l’INSU-AA (Planétologie, Physique Stellaire, Galaxies), et des programmes interdisciplinaires (PID) du CNRS « Origine des Planètes et de la Vie » et « Particules et Univers ». Ces thématiques nous amènent à développer deux domaines dans lesquels notre communauté est déjà bien ancrée mais souhaite encore renforcer son expertise que sont les processus physico-chimiques et les processus dynamiques qui conditionnent l’évolution et la structuration des phases diluées du cosmos et la formation des étoiles et des systèmes planétaires. L’objectif ultime est de coupler chimie et dynamique pour la description de l’évolution de ces milieux dilués astrophysiques. D’un point de vue observationnel, la communauté du PN PCMI sera amenée à jouer un rôle majeur dans l’exploitation de la mission Herschel/Planck. Elle continuera également à s’impliquer dans l’exploitation des instruments existants (IRAM, VLT,…) et ceux à venir (ALMA, JWST, NOEMA…).

1 Introduction – Présentation du Programme

2 Bilan 2005-2008

2.1 Résultats Scientifiques Marquants

2.2 Le bilan en chiffres

3 Prospective Scientifique

3.1 Grandes Thématiques Astrophysiques

3.2 Processus Physico Chimiques

3.3 Dynamique du MIS

3.4 Exploitation de HSO / Planck

3.5 Evolution des moyens observationnels et instrumentaux

4 Conclusions

5 Rapports d’activités

5.1 Bilan des colloques et ateliers

5.2 Rapports des projets

5.3 Liste des publications par année

Annexes

Remerciements

Molécules Interstellaires

1. INTRODUCTION : le PN PCMI

Depuis sa création en 1997, le PN PCMI fédère une communauté d’astrophysiciens, de physiciens et de chimistes qui ont construit un véritable champ d'activités interdisciplinaires incluant une production scientifique importante et un rôle dans la formation des jeunes chercheurs à l’interface entre leurs disciplines. L'astrochimie offre un grand champ d'applications pour l'étude des processus physiques et chimiques. Les conditions d'isolation extrêmes rencontrées dans le milieu interstellaire intéressent tout particulièrement les physico-chimistes qui étudient les propriétés de systèmes isolés (par exemple d’agrégats ou de nanograins). L’étude de l’émergence de la complexité moléculaire, ainsi que celle de la structuration du milieu interstellaire vers la formation des étoiles et des systèmes planétaires sont des sujets attractifs et porteurs d'interrogations fondamentales. L'exploration des milieux astrophysiques motive également des études approfondies de spectroscopie dans des fenêtres spectrales peu explorées, comme actuellement le domaine THz en lien avec la mission spatiale Herschel/Planck.

La communauté PCMI se reconnaît autant dans le partage de ses approches méthodologiques et de ses problématiques que dans l'étude du milieu interstellaire stricto sensu. L’activité de cette communauté s’inscrit, dans les grandes thématiques porteuses de l’astrophysique contemporaine mais repose sur des approches qui lui sont propres comme par exemple (1) la spectro-imagerie à très haute résolution spectrale en raies moléculaires, (2) la chimie à très basse température et (3) les expériences de laboratoire sur les nanograins. Ces approches lui confèrent sa spécificité. Cette communauté utilise et s’investit dans le développement d’un certain nombre d’outils qui vont des instruments d’observations astronomiques, à l’astrophysique de laboratoire, aux codes de simulations numériques et aux bases de données en particulier de physique atomique et moléculaire.

Le PN PCMI a également acquis une reconnaissance internationale et a servi de modèle. Sa communauté est particulièrement active et visible sur la scène internationale. On peut noter par exemple que les deux conférenciers invités dans la session « études en laboratoire de la poussière » de la conférence internationale « Cosmic dust, near & far » (Heidelberg, 8-12 sept. 2008) font partie de la communauté PCMI. Le réseau européen "Molecular Universe" (research training network FP6, 2004-2008) a été largement construit sur les compétences et collaborations nouées au sein de PCMI, complétées et renforcées par des équipes européennes. Des actions nationales inspirées du modèle PCMI sont menées en Allemagne, Espagne, Angleterre et aux Etats Unis. Une structuration à l’échelle européenne serait certainement souhaitable, mais même dans ce cadre, PCMI garderait un rôle structurant pour la communauté française, rôle essentiel compte tenu de la diversité des thématiques et de la répartition géographique.

Les outils du PN PCMI

Les observations : des molécules et grains à la physique et chimie des objets

En raison des basses températures au sein des nuages moléculaires, un outil naturel pour la communauté PCMI est la radioastronomie qui permet de faire un inventaire chimique des espèces moléculaires et de caractériser la cinématique des objets grâce à la spectroscopie hétérodyne à très haute résolution spectrale. L’analyse des profils des raies permet également d’accéder aux paramètres physiques : densité, champ de rayonnement UV, champ de vitesse, voire champ magnétique pour les molécules paramagnétiques. D’autre part, la mesure de l’émission millimétrique de la composante gros grains de la poussière permet d’accéder à la masse des objets étudiés. Le domaine infrarouge accessible en partie du sol mais plus généralement avec les observatoires spatiaux donne accès aux signatures des différentes populations de poussière, révélant ainsi leur diversité, et à certaines molécules clés qui ne sont pas observables dans le domaine millimétrique (H₂ par exemple). Les observations vers les plus courtes longueurs d’onde sont aussi précieuses (visible, UV mais aussi rayons X et gamma) en particulier pour l’étude des milieux les plus ténus et ceux soumis aux processus les plus énergétiques (ex : explosions de supernovae). Enfin, dans la plupart des cas, les objets étudiés comprennent à la fois des phases chaudes et d‘autres froides et une approche multi-longueurs d’onde est nécessaire pour avancer dans leur compréhension.

Données fondamentales : spectroscopie et processus micro-physiques

L’analyse des observations nécessite des données fondamentales tant sur la spectroscopie que sur les processus micro-physiques. Pour cela la communauté PCMI rassemble un nombre conséquent d’équipes impliqués dans ces études soit par l’expérience soit par la théorie. Les conditions d’isolation et de température du MIS ont motivé le développements de dispositifs expérimentaux lourds qui sont essentiellement situés dans des laboratoires rattachés à l’astrophysique et à la physique. Des données de spectroscopie sont obtenues dans des domaines encore peu explorés comme le domaine THz. Dans certains domaines, la théorie est dominante comme pour les études d’excitation collisionnelle. Notre communauté est aussi utilisatrice des très grands équipements de la physique comme le rayonnement synchrotron (SOLEIL) ou le laser à électrons libres CLIO.

Les simulations numériques

Les simulations numériques menées par notre communauté sont demandeuses en CPU et justifient un accès aux grands calculateurs. Au niveau des théoriciens physiciens et chimistes, il s’agit d’obtenir des données fondamentales comme présenté ci-dessus. Afin d’extraire des observations une description détaillée des conditions physiques et chimiques des objets étudiés et de leur évolution, il est également nécessaire de construire des modèles des objets astrophysiques, modèles qui peuvent être plus ou moins sophistiqués. Un modèle complet devrait inclure une description du bilan thermique et chimique du gaz, du champ de rayonnement associé incluant les questions du transfert et une description du champ magnétique et des processus dynamiques, le tout à une résolution spatiale et temporelle adaptées aux nombreuses échelles caractéristiques des différents processus. Le problème devient rapidement très complexe sachant que l’ensemble de ces processus est couplé. C’est pour cela que certains modèles comme le code de régions de photodissociation (PDR) de Meudon privilégient la description du bilan thermique et de la chimie, alors que d’autres modèles mettent en avant les aspects dynamiques et la structure tridimensionnelle des milieux, au détriment d'une simplification du bilan thermique et de la chimie. Ces approches sont complémentaires et donnent accès à la communauté d'une palette d'outils de modélisation permettant d'aborder des questions scientifiques diverses, les codes ou des bases de résultats étant mis en ligne au moyen de l'Observatoire Virtuel.

Observatoire Virtuel et bases de données

Avec l'évolution des détecteurs utilisés pour l’observation de l’Univers sur les télescopes astronomiques au sol ou embarqués et le développement d’internet, l’échange de données au sein de la communauté astronomique a connu un essor considérable. En particulier, les observations de provenances diverses peuvent être confrontées afin de réaliser des études multi-fréquences des phénomènes. Néanmoins, la collecte et le reformatage de ces données, archivées dans des bases dispersées prend un temps considérable aux chercheurs. La communauté internationale a décidé de se doter d’un outil performant qui permette très aisément de rassembler les données pertinentes : il s’agit du concept d’Observatoire Virtuel. L'architecture de l'OV est divisée en trois parties :

- services sur les données, qui donnent un accès simple aux données (grands relevés ou petites bases),

- services logiciels qui permettent de traiter, visualiser, analyser les données, corréler des données de sources et de formats divers,

- services sur l'identification des ressources disponibles qui permettent de publier et de découvrir des ressources.

L'ensemble de ces services reposent sur le développement amont de standards pour tous les protocoles d'identification, d'échange, de manipulation des données.

Dans ce cadre, les chercheurs du PN PCMI se sont impliqués dans des projets novateurs au niveau national et international, en relation avec les activités traditionnelles de recherche des laboratoires, augmentant ainsi le retour scientifique des implications instrumentales ou numériques. Les activités se sont articulées autour de:

1) développements de logiciels pour l'analyse des spectres (CASSIS, MAGIX, etc..)

2) développement de standards pour les simulations théoriques du milieu interstellaire (LUTH)

3) développement de standards pour l'échange de données de physique atomique et moléculaire, ainsi que de services et outils (voparis-molecular.obspm.fr).

Certaines de ces activités, en particulier les activités de définition de standards pour VOTheory et pour la Physique Atomique et Moléculaire ont une dimension transverse dans l’INSU entre astrophysique et atmosphère, aussi bien qu’interdisciplinaire avec la physique.

L’interdisciplinarité et son coût

L’interdisciplinarité est une force de la communauté PCMI mais peut devenir une difficulté lorsqu’il s’agit de la gestion des moyens. Au niveau des frais de fonctionnement et de jouvence, on peut craindre qu’une augmentation du nombre de dispositifs expérimentaux financés sous l’impulsion de l’ANR rende la gestion du programme difficile. Ces expériences sont en général complexes et couteuses et leur nombre ne cesse d’augmenter. Il y a donc un fort risque de ne pas pouvoir soutenir l'ensemble de ces actions dans les années à venir sans perdre un certain équilibre avec les autres volets de son activité: observations astrophysiques, modélisation et théorie. Il faudra faire des choix très difficiles et s'inquiéter du départ de notre communauté de certaines équipes qui devront rejoindre des sujets bénéficiant de meilleurs financements. Pour minimiser ce risque, il est important que le soutien financier accordé par l’INSU soit renforcé par une contribution significative de la part des secteurs physique et chimie du CNRS.

Les activités interdisciplinaires peuvent également être soumises à un certain nombre de difficultés supplémentaires : l’obtention de bourses de thèse, le recrutement et l’évaluation des chercheurs. En particulier, les jeunes docteurs ayant bénéficié d’une formation interdisciplinaire peuvent avoir du mal à se retrouver dans les découpages thématiques existants. L’obtention de postes ITA est également cruciale, qu’il s’agisse de techniciens et d’ingénieurs de recherche en support des gros dispositifs expérimentaux ou d’informaticiens/numériciens en soutien des simulations numériques. L’affectation de bourses de thèse au PN PCMI permettrait de mettre en place une véritable politique interdisciplinaire entre équipes d’astrophysique et équipes de physique/chimie. Au niveau des Universités, notre communauté tient à garder des liens forts avec la physique et la chimie.

2. BILAN 2004-2008

2.1 Résultats Scientifiques Marquants

Parmi les nombreux résultats scientifiques obtenus par la communauté PCMI dans cette période, nous mentionnons ici quelques uns des résultats les plus représentatifs. Les numéros font référence aux bilans individuels des projets mentionnés en Section 5.2

Molécules complexes : La recherche de l’acide aminé le plus simple, la glycine, a motivé plusieurs recherches observationnelles, sans succès à ce jour. Une étude théorique menée par le LCT sur la stabilité des isomères de la glycine montrent que cette molécule n'est pas la forme la plus stable, et donc peut-être pas la plus abondante dans le MIS [#39]. Plusieurs études ont été menées dans la communauté PCMI afin de trouver des mécanismes de formation de cette molécule dans les conditions du milieu interstellaire. Une équipe du PIIM a montré que des glaces (CO₂, CH₃NH₂) pouvaient former à basse température (T>40 K) un carbamate qui conduit par photolyse à la formation de l’acide aminé le plus simple, la glycine sous forme de glycinate. Des voies de synthèse de la glycine en phase gazeuse sont également explorées [#16]. Enfin, une expérience de l’IAS interfacée avec le rayonnement synchrotron cherche à étudier l’effet de la lumière polarisée sur la création d’un excès énantiométrique à partir d’un mélange raécmique de molécules chirales [#17].

H₂ : La question de la formation et de l’excitation de cette molécule dans les milieux astrophysiques reste une question à part entière. Des résultats récents obtenus par des équipes PCMI avec le satellite Spitzer révèlent, dans des régions de photodissociation faiblement irradiées, la présence d’émission rotationnelle de H₂ dans des niveaux anormalement excités [#24]. Ceci renforce les résultats d’équipes PCMI déjà obtenus de manière indépendante pour le milieu diffus à partir de données ISO et FUSE. En laboratoire, l’originalité des travaux menés a été de mieux considérer le rôle de la structure des grains : effet de la porosité des glaces d’eau sur l’énergie d’adsorption qui a été étudiée avec le dispositif expérimental FORMOLISM [#39] et effet de la morphologie du grain sur l’état ro-vibrationnel de la molécule formée qui a été quantifié d’un point de vue théorique [#44].

Analogues en laboratoire des nanoparticules de carbone interstellaires et circumstellaires : Une des questions clés dans les modèles de poussière concerne la nature des composantes dites macromolécules polycycliques hydrogénées (PAH) et très petits grains (VSG) qui émettent dans l’IR moyen en particulier dans les bandes aromatiques infrarouges (AIB). En laboratoire, notre originalité est d’explorer plusieurs voies pour comprendre la nature de ces espèces majeures composant les milieux interstellaire et circumstellaire, de notre galaxie jusqu'aux plus lointaines. Il s’agit de travaux sur :

-(i)- la stabilité et la spectroscopie d’agrégats de PAH purs ou mixtes avec du fer comme candidats VSG dans les régions de photodissociation (dispositif PIRENEA au CESR et simulations théoriques au LCPQ ; [#24]),

-(ii)- la formation et l’analyse spectroscopique de macromolécules et nanograins dans les flammes comme équivalents des environnements circumstellaires et interstellaires (dispositif nanograins au LPPM, [#4]), et

-(iii)- la production et irradiation en laboratoire de carbones amorphes hydrogénés, par ailleurs observés dans le milieu interstellaire diffus, par des photons et des particules énergétiques (dispositif SICAL à l'IAS, [#10]) ainsi que l’étude de leur rendement de fluorescence.

Chocs et Jets : Les flots moléculaires jouent un rôle clé dans la régulation du moment angulaire des proto-étoiles. L’observation de plusieurs jets (HH212, HH30) a permis de mettre une limite supérieure contraignante à leur rotation [#13]. Deux thèses ont étudié la formation de SiO dans ces jets, via l’érosion de grains silicatés [#25] et l’influence du rayonnement UV généré par les chocs a été évaluée [#27].

Dynamique des nuages moléculaires

Régions d'intense cisaillement du champ de vitesse (contours bleus) superposeé à l'émission intégrée de la raie CO(1-0) dans un nuage a haute latitude galactique (échelle en K km/s).

Une méthode statistique testée sur des simulations numériques de turbulence nous a permis de découvrir, grâce à de grandes cartes réalisées avec la mosaique de recépteurs HERA de l'IRAM-30m, des structures rares d'un type nouveau dans des nuages moléculaires diffus. Ce sont des structures d'intense cisaillement de vitesse dans lesquelles se concentre la dissipation de la turbulence: 25% de l'énergie turbulente dans ce champ est dissipée dans seulement 5% du volume, ou moins. En effet, des observations faites sur cette structure avec l'interféromêtre du Plateau de Bure révèlent des cisaillements encore plus intenses à l'échelle du milliparsec. Ces résultats ouvrent une nouvelle fenêtre sur la dissipation de la turbulence, son intermittence et son rôle dans la formation des cœurs denses et des étoiles [#14]

Comprendre la formation des nuages moléculaires est un enjeu important de la physique du milieu interstellaire puisque les étoiles se forment en leur sein. A cet effet, des simulations numériques MHD incluant la gravité ont été réalisées. Partant de gaz atomique chaud et diffus, elles simulent la collision de 2 flots de gaz interstellaire qui, sous l'influence de l'instabilité thermique, de la pression dynamique puis de la gravité, conduit à la formation de condensations de gaz dense comme illustré sur la figure. La structure du nuage est en fait assez complexe et présente une grande diversité de densité et de température. [#19]

Chimie en phase gazeuse : L’étude de l’influence des incertitudes des taux de réactions sur les abondances moléculaires permet d’identifier les réactions clés des réseaux chimiques. Celles-ci peuvent ensuite être étudiées, soit par les méthodes de la chimie théorique (ab-initio), soit au laboratoire, pour améliorer la précision des taux, en particulier à basse température. Parmi ces activités, citons pour la chimie de l’oxygène, les mesures des taux de réactions O+OH et C+OH, qui régulent l’abondance de O₂ [#22], pour la chimie du carbone la détermination des rapports de branchement de C₂+C₂, et ceux de la recombinaison dissociative de N₂H⁺ pour la chimie de l’azote [#47]. Une action de validation et de mise à la disposition des taux de réactions via une base de données (KIDA) est en cours.

Préparation HSO et ALMA : De nombreuses actions de préparation à HSO et ALMA ont été entreprises. Cela concerne la spectroscopie, avec des mesures systématiques de molécules complexes et de leurs isotopologues en particulier dans le domaine sub-millimétrique, mais aussi l’excitation collisionnelle de molécules plus simples. Les collisions de molécules clefs de l’étude du MIS, comme H₂O [#11,36], CS, l’ion N₂H+ et sa forme deutérée [#45], C₃ [#21] et CH⁺ [#46], avec H₂ (ou He dans une première étape) ont été réalisées. L’ensemble des résultats de ces activités est mis en place de façon coordonnée dans des bases de données (BaseCol, [#11]), via les techniques d’Observatoire Virtuel pour toute la communauté.

Physico-Chimie des Disques proto-planétaires : L’amélioration de la résolution spatiale de l’interféromètre du Plateau de Bure a permis 2 découvertes importantes : l’existence de cavités internes (tant en gaz qu’en poussières), liées soit à la formation des planètes, soit à la binarité, et une mesure de la température des grosses poussières émettant en millimétrique [#13]. Ces gros grains froids jouent peut-être un rôle dans le piégeage de CO autour des étoiles plus chaudes (HAe) [#13]. Ces basses températures sont confirmées par les observations de molécules comme HCN, mais aussi CN et C₂H, ce qui est très surprenant car ces radicaux sont créés par photodissociation de HCN et C₂H₂, et donc a priori abondants dans les couches superficielles chaudes des disques.

Images à 1.3mm de LkCa15 (à gauche) et MWC 480 (à droite) à 0.4’’ de résolution. Une cavité est clairement visible au centre de l’émission de LkCa15.

2.2 Le Bilan en Chiffres

Les Chiffres Importants en Bref

4 ans

1 Million d’€,

74 projets,

457 Publications à référé,

plus de 100 communications invitées à des colloques,

14 ateliers, écoles ou colloques (co-)organisés, dont 4 colloques internationaux et 1 école internationale.

44 Laboratoires participants, dont 31 porteurs de projets.

Publications

La liste des publications est donnée dans la section 5.3 par année et par ordre alphabétique. Elle ne contient que les publications dans des revues à référé. Elle ne prétend pas être complète, mais est basée sur les informations fournies par chaque porteur de projet. 2005-2008 (2009 correspondant aux quelques articles acceptés en 2008 et parus depuis).

Année 2005 2006 2007 2008 2009

Articles 89 102 118 131 17

Soit au total 457 articles

On note une augmentation très régulière qui témoigne de la vitalité de la communauté.

Bilan Financier :

RECETTES	2005	2006	2007	2008	Totaux
INSU	151.0	135.0	135.0	135.0	556.0
CNES	40.0	40.0	40.0	40.0	160.0
CNRS Physique	49.0	48.0	50.0	50.0	197.0
CNRS Chimie	17.5	17.5	17.5	17.5	70.0
CEA	30.0	17.5	7.5	0	77.0
Totaux	287.5	260.0	250.0	242.5	1060.0
DEPËNSES
Projets	273.2	230.5	227.3	220.5	951.5

Le bilan financier présenté ici n’est pas un bilan comptable, mais un bilan indicatif pour illustrer le profil de recettes et de dépenses du programme PCMI. La présentation d’un bilan comptable est impossible en raison d’un changement de période de référence comptable en 2008 affectant les recettes INSU, mais pas les autres budgets. Nous avons choisi de présenter un bilan sur année complète pour illustrer les tendances.

L’essentiel du budget du programme est affecté aux projets. Le résidu, variant de 15 k€ à 30 k€ selon les années se décompose en deux parties :

- 12 à 15 k€ de fonctionnement récurrent, comprenant outre la gestion proprement dite (réunions du CS et missions de la direction du programme), quelques actions incitatives (ateliers) et soutien ponctuels a des opérations initialement non prévues.

- Une participation directe aux colloques organisés par PCMI. Cette participation est particulièrement visible en 2006 (Colloque de Grenoble), mais aussi en 2007 et 2008 (Colloque d’Arcachon, réservation faite en 2007, soutien complété en 2008)

La ligne Recette-CEA montre une diminution significative. Ces recettes ne sont pas banalisées : elles sont en fait réservées à des équipes du CEA, l’avis du programme se limitant donc à valider l’intérêt scientifique des propositions émanant du CEA. 2005 a vu le soutien à une opération majeure (ARTEMIS). Le faible niveau des propositions 2007 a conduit à un non renouvellement la participation du CEA en 2008.

Sur la période qui nous concerne, les quatre appels d'offre du programme ont rassemblé chaque année une cinquantaine de propositions correspondant à une demande de financement comprise entre 440 et 600 k€ par an. Ceci correspond à un facteur de pression légèrement supérieur à 2. En tout, 74 projets ont été retenus et financés. Ils émanent de 72 proposants répartis au sein de 30 laboratoires différents (voir l'histogramme plus loin). Bon nombre de ces projets sont de longue haleine et nécessitent de ce fait un soutien sur plusieurs années. Ainsi, 18 projets ont reçu un soutien annuel entre 2005 et 2008. Le programme finance également des projets beaucoup plus ponctuels qui en général ne nécessitent une aide financière que sur une année. Il peut s'agir par exemple de réunions scientifiques (11 projets retenus en quatre ans) ou de travaux très spécifiques. Une trentaine de propositions retenues sont dans ce cas.

Les tableaux et graphiques qui suivent visent à présenter les choix de financement du programme sous diverses facettes. Nous avons identifié de grandes thématiques et des secteurs disciplinaires à partir desquels il est possible de mieux analyser les efforts consentis par le programme

Outre les observations qui constituent la pierre angulaire du programme, les travaux de laboratoire (expérimentaux et théoriques) sont indispensables à leur interprétation. De même la modélisation de ces environnements (incluant la mise en place de bases de données physico-chimiques) permet d'établir une passerelle entre le laboratoire et l'observation. L'ensemble est d'ailleurs étroitement couplé car toute avancée d'une thématique peut suggérer de nouveaux développements au sein des autres. A ces quatre grandes lignes directrices nous avons rajouté une ligne complètement transversale rassemblant les réunions scientifiques de tout type (écoles, ateliers, colloques nationaux ou internationaux) intéressant le programme et que nous avons regroupées sous le terme "école". Le soutien au colloque PCMI semi-annuel n’est pas comptabilisé dans cette ligne.

Le tableau ci-dessous fait le bilan des financements annuels octroyés par thématiques. Une présentation en camembert accompagne ce tableau afin de mieux évaluer la répartition budgétaire entre les thématiques. Ces données font clairement apparaître le poids considérable des expériences de laboratoire (59%) qui dans bien des cas font appels à des appareillages sophistiqués dont les coûts de conception, fonctionnement et de développement requièrent des moyens financiers importants et ceci sur une échelle de temps de plusieurs années. Nous y reviendrons plus loin dans une section spécialement dédiée aux grands instruments nécessaires à la progression du programme.

	2005	2006	2007	2008	Totaux
Expérience	159.5	134.0	130.0	134.0	557.5
Observation	62.5	59.5	41.5	41.0	204.5
Théorie	38.0	12.0	39.3	32.5	121.8
Modélisation	6.5	17.0	11.0	9.5	44.0
Ecole	6.7	8.0	5.5	3.5	23.7

Totaux	273.2	230.5	227.3	220.5	951.5

Table 1: Répartition des financements octroyés par grandes thématiques en k€

De part le caractère très interdisciplinaire du programme, il est tout aussi intéressant de regarder comment s'effectue la répartition par secteurs disciplinaires. Nous avons choisi ici de présenter ces données en fonction du rattachement (principal) du laboratoire du proposant et non pas du secteur d'appartenance de ce dernier. Des différences existent entre les deux analyses mais ne modifient pas les conclusions de façon notable. Par exemple, le secteur ST2I regroupe 2 propositions de chercheurs dépendant de la chimie (T. Chiavassa, PIIM, Marseille) et de la physique (I. Schneider, OMC, Le Havre). Inversement, aucun proposant n'émane du secteur ST2I.

Le tableau 2 montre cette répartition par année. On y observe que le secteur Univers domine (52%) mais que la physique et la chimie ont une place loin d'être mineure et constituent donc des partenaires à part entière dans la réussite des objectifs du programme. La répartition observée s'explique par la nature même du programme et la forte contribution de laboratoires comme le CESR à Toulouse, l'IAS à Orsay ou encore le LERMA à Meudon qui à eux trois rassemblent 20 projets (soit 27% des projets financés) et représentent les deux tiers du soutien du programme au secteur Univers et donc environ un tiers du budget du programme PCMI. Par ailleurs, ces trois laboratoires possèdent de lourds équipements tels que l'installation PIRENEA et les dispositifs SICAL-MICMOC et FORMOLISM très demandeurs en financement (144 k€ pour les trois projets réunis, voir section grands instruments). Il faut aussi remarquer que ces trois laboratoires, bien que labellisés "Univers", rassemblent en leur sein des astrophysiciens, des chimistes et des physiciens.

	2005	2006	2007	2008	Totaux
Univers	155.2	139.5	100.3	104.5	499.5
Physique	68.0	55.0	84.0	72.0	279.0
Chimie	42.0	24.0	31.0	32.0	129.0
ST2I	8.0	12.0	12.0	12.0	44.0

Totaux	273.2	230.5	227.3	220.5	951.5

Table 2: Répartition des crédits alloués par secteur disciplinaire des laboratoires

Enfin, il est intéressant de noter que le secteur Univers ne se limite pas à l'observation. Il y a au contraire un très bon équilibre entre les grandes thématiques comme le montrent le tableau 3 et le camembert qui lui est associé.

	2005	2006	2007	2008	Totaux
Expérience	61.5	48.0	23.0	36.5	169.0
Observation	62.5	59.5	41.5	41.0	204.5
Théorie	18.0	7.0	23.3	16.0	64.3
Modélisation	6.5	17.0	11.0	9.5	44.0
Ecole	6.7	8.0	1.5	1.5	17.7

Totaux	155.2	139.5	100.3	104.5	499.5

Table 3: Répartition des crédits alloués par grandes thématiques (k€) pour le secteur Univers

Le tableau 1 montre que les études théoriques ne représentent qu'une faible partie du financement du programme (13 %). Ceci est relativement logique car en moyenne ce type d'études requiert des financements plus limités. L'achat de gros équipements tels qu'un supercalculateur est en général un besoin ponctuel au contraire de l'activité expérimentale qui s'avère très consommatrice en fonctionnement quotidien et en développement. La thématique Théorie n'en demeure pas moins essentielle pour le programme et concerne malgré tout 16 des projets financés (soit 22 %). Le tableau 4 dresse une synthèse des financements alloués annuellement par secteurs disciplinaires pour cette thématique. Un camembert donne une analyse visuelle des résultats.

La part du secteur Univers est ici encore importante (53 %) et traduit les besoins d'études en particulier sur les problèmes liés à la turbulence et à la dynamique du milieu interstellaire (Cassiopée, Nice; CRAL, Lyon; CEA, Saclay). Il est cependant à noter qu'un certain nombre de travaux effectués dans les laboratoires relevant du secteur Univers concernent des problèmes liés aux collisions moléculaires (LAOG, Grenoble; LERMA, Meudon; GRAAL, Montpellier; UTINAM, Besançon) et sont donc à rapprocher de ceux effectués en Chimie (LCT, Marne La Vallée et Paris VI; ISM Bordeaux), en Physique (LAC et LCAM, Orsay; IPR, Rennes) et en ST2I (OMC, Le Havre).

	2005	2006	2007	2008		Totaux
Univers	18.0	7.0