Jean-Philippe Champeaux, Paul M. Mayer, Alexandre Giuliani, Laurent Nahon, Junfeng Zhen, Hassan Sabbah, Giacomo Mulas, Sarah Rodriguez Castillo, Christine Joblin, Serge Martin, Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Modélisation, Agrégats, Dynamique (LCPQ) (MAD), Laboratoire de Chimie et Physique Quantiques (LCPQ), Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), INAF - Osservatorio Astronomico di Cagliari (OAC), Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Lumière Matière [Villeurbanne] (ILM), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Interactions Ions-Matière (LCAR) (I²M), Laboratoire Collisions Agrégats Réactivité (LCAR), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Chemistry Department, University of Ottawa [Ottawa], European Research Council under the European Union's Seventh Framework Programmer ERC-SyG [610256], EU Transnational Access Program CALYPSO, SOLEIL [20130911], Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ITA, FRA, CAN, Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
International audience; Interstellar polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are strongly affected by the absorption of vacuum ultraviolet (VUV) photons in the interstellar medium (ISM), yet the branching ratio between ionization and fragmentation is poorly studied. This is crucial for the stability and charge state of PAHs in the ISM in different environments, affecting in turn the chemistry, the energy balance, and the contribution of PAHs to the extinction and emission curves. We studied the interaction of PAH cations with VUV photons in the 7-20 eV range from the synchrotron SOLEIL beamline, DESIRS. We recorded by action spectroscopy the relative intensities of photo-fragmentation and photo-ionization for a set of eight PAH cations ranging in size from 14 to 24 carbon atoms, with different structures. At photon energies below similar to 13.6 eV fragmentation dominates for the smaller species, while for larger species ionization is immediately competitive after the second ionization potential (IP). At higher photon energies all species behave similarly; the ionization yield gradually increases, leveling off between 0.8 and 0.9 at similar to 18 eV. Among isomers, PAH structure appears to mainly affect the fragmentation cross section but not the ionization cross section. We also measured the second IP for all species and the third IP for two of them; all are in good agreement with theoretical ones, confirming that PAH cations can be further ionized in the diffuse ISM. Determining actual PAH dication abundances in the ISM will require detailed modeling. Our measured photo-ionization yields for several PAH cations provide a necessary ingredient for such models.