Spectrophotometric properties of the nucleus of the comet 67P/Churyumov-Gerasimenko observed by the ROSETTA spacecraft

par Prasanna Deshapriya Jasinghege Don

Thèse de doctorat en Physique. Astronomie, Astrophysique

Sous la direction de Maria Antonietta Barucci.

Soutenue le 12-09-2018

à Sorbonne Paris Cité , dans le cadre de École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine ; 1992-....) , en partenariat avec Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019) (établissement de préparation) et de Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (Meudon, Hauts-de-Seine ; 2002-....) (laboratoire) .

Le président du jury était Daniel Hestroffer.

Le jury était composé de Maria Antonietta Barucci, Daniel Hestroffer, Paolo Tanga, Pierre Vernazza, Cécile Engrand, Holger Sierks.

Les rapporteurs étaient Paolo Tanga, Pierre Vernazza.

mots clés

• 67P/Churyumov-Gerasimenko
• OSIRIS (Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System)
• Glace de H2O
• Spectrophotométrie
• Rosetta (sonde spatiale)
• Photométrie astronomique
• Comètes
• Planétologie
• Astrophysique

Titre traduit

Propriétés spectrophotométriques du noyau de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko observée par la sonde ROSETTA

Résumé

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la mission spatiale Rosetta et porte sur les propriétés spectrophotométriques de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko à l’aide de l’instrument OSIRIS. Cet instrument est composé de deux caméras pour les observations du noyau et de la coma de la comète. Elles permettent d’acquérir des images avec des filtres qui opèrent dans la gamme du proche UV au proche IR. Dans un premier temps, j'ai analysé les courbes spectrophotométriques des taches claires qui sont apparues sur le noyau de la comète. Une étude comparative de celles-ci grâce aux données du spectro-imageur VIRTIS a ainsi permis de constater que les taches claires sont liées à la glace de H2O. Dans un second temps, j’ai entrepris une étude spectrophotométrique de la région Khonsu, qui a mis en évidence les variations saisonnières de la pente spectrale de différents terrains. Par la suite, j’ai élargi mon analyse des taches à tout le noyau de la comète. J’ai détecté plus de 50 taches claires dues à la présence de glace de H2O et j’ai produit une carte pour repérer leurs emplacements sur le noyau, afin d’étudier plus en détail leur répartition et leur évolution au cours de temps. Ceci m’a permis d’identifier quatre types de taches regroupés en fonction de leur morphologie et de constater qu'elles sont dues à différentes sources d'activité cométaire.

mots clés

• 67P/Churyumov-Gerasimenko
• OSIRIS (Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System)
• H2O ice
• Astronomical photometry
• Spectrophotometry
• Rosetta (Orbiter)
• Comets
• Planetary science
• Astrophysics

Résumé

This thesis is based on the spectrophotometric properties of the comet 67P/Churyumov-Gerasimenko, using the OSIRIS instrument of Rosetta space mission. Composed of two scientific cameras to observe the nucleus and the coma of the comet, OSIRIS images are acquired with multiple filters, that span the near-UV to near-IR wavelength range. They were used to study the spectrophotometric curves of the exposed bright features that appeared on the surface of the cometary nucleus, leading to a comparative study, that was carried out in collaboration with the VIRTIS spectro-imager aboard Rosetta, that demonstrated, that these exposures are related to H2O ice, using its absorption band located at 2 microns. The thesis further details a spectrophotometric study of the Khonsu region in the southern latitudes of the comet, where the seasonal variation of the spectral slope of different types of terrains is explored. Finally, the results of an extended survey of exposed bright features are presented. More than 50 individual features are presented under four morphologies along with an albedo calculation, suggesting that different activity sources are responsible for their appearance on the nucleus.