Etude des processus physiques qui gouvernent l'évolution des petits corps glacés du système solaire

par Frédéric Merlin

Thèse de doctorat en Astronomie et astrophysique

Sous la direction de Maria Antonietta Barucci.

Le président du jury était Jean-Eudes Arlot.

Le jury était composé de Maria Antonietta Barucci, Hermann Boehnhardt, Gian Paolo Tozzi, Éric Quirico, Françoise Roques.

Les rapporteurs étaient Hermann Boehnhardt, Gian Paolo Tozzi.


  • Résumé

    Parmi les corps glacés du système solaire, on trouve les objets trans-neptuniens (OTNS) et les centaures. Alors que les centaures orbitent aux voisinages de Jupiter et de Saturne, les OTNS orbitent au delà de Neptune. Ces objets sont composés en grande partie de glace, mais leur composition exacte reste inconnue. J'ai réalisé des observations (photométrie et spectroscopie) pour étudier la surface de ces objets. Les deux populations dynamiques étudiées sont composées d'objets dont les spectres dans le visible et le proche infrarouge sont très variés. Les gradients spectraux peuvent être très élevés, trahissant la présence probable de composés organiques. Ces composés impliquent des processus d'irradiation. J'ai analysé les spectres par le biais de différents modèles de transfert radiatif et de données de laboratoire. Les nombreuses bandes d'absorption indiquent que la majorité des objets possède de la glace d'eau en surface, voire de la glace de méthane pour les plus gros OTNS. Les mécanismes qui gouvernent l'évolution de la surface de ces objets ont différents degrés d'efficacité qui dépend de la taille des objets (cryo-volcanisme, collisions) et de leurs distances héliocentriques (activité cométaire). J'ai déterminé l'état physique de différentes glaces comme l'eau ou le méthane (pur ou dilué dans l'azote). Ces espèces très volatiles sont uniquement observées sur les plus gros objets ou la gravité est assez importante pour les retenir. J'ai finalement contraint la température de surface de deux objets par l'intermédiaire de thermomètres spectraux. Ce travail a ainsi contribué à mieux contraindre leurs propriétés de surface et les processus physiques qui les gouvernent.

  • Titre traduit

    Studies of the physical processes that gouvern the evolution of the small icy bodies of the solar system


  • Résumé

    Among the icy bodies of the solar system, we find the transneptunian objects (TNO) and centaurs. Centaurs orbit between Jupiter and Saturn while TNOS orbit, most of the time, beyond Neptune. These objects are mainly composed of ices but their chemical properties are not well known. I performed observations devoted to the investigation of these objects surfaces, using photometry and spectroscopy. Both of these dynamical populations are composed of objects that show different spectra in visible and near infrared wavelengths. Visible slopes can be very steep, suggesting the presence of organic compounds. The existence of such material imply irradiation processes. I analyzed spectra using several radiative transfer theories and laboratory data. Many absorption bands indicate the presence of water ice and even methane ice on the biggest ones. The biggest objects seem to have more ice on their surface than the smallest ones. So, mechanisms that govern the evolution of the object surfaces have different efficiency depending on the object size. (Cryo-volcanism, non-disruptive collision) or on the heliocentric distances (cometary activity). I determined the ices physical state of different ices like water ice and methane, pure diluted in nitrogen. These species, highly volatile, are only observed on the large objects, where gravity is big enough to retain them. I finally constrain the surface temperature of two objects from spectral thermometers. The work carried out during my thesis strongly contributed to a better understanding of these objects, introducing new constraints on their surface properties and on the probable physical processes that modified them.

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  • Détails : 1 vol.(VI-189 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.174-185

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