Dynamical and spectral modelling of asteroids : applications for near-earth objects and space missions targets
Modélisation dynamique et spectroscopique des astéroïdes: applications aux géocroiseurs et aux cibles de missions spatiales
Résumé
The studies of the minor bodies are crucial in the understanding of the formation and evolution of our Solar System. As the only remnants of the early stages of planetary history they recorded the complex chemical and physical evolution that occured in the solar nebula. Recovering this record requires the knowledge of both dynamical and physical properties of the current minor bodies population. In this framework I have addressed the astrometry of the Near Earth Asteroids (NEA) by proposing a new method of obtaining their positions directly in the International Celestial Reference Frame (ICRF). I have constructed 8 years (2010 - 2018) ephemerides for a set of 836 numbered NEA using a Bulirsch-Stoer numerical integrator. I have then searched for apparent close approaches between NEA and quasars (as quasi-inertial, fiducial points) from Large Quasar Astrometric Catalog (LQAC). I have found a large number of close encounters that could provide by differential astrometry positions of NEAs with an accuracy better than that of the current observations method. This set of optical data together with radar observations can be used in constraining NEA dynamics and possibly revealing more subtle, non-gravitational phenomena as the Yarkovsky effect. This large number of events could also be used as an observational basis to derive the link between de Dynamical Reference Frame realised by the ephemerides of NEAs and ICRF. In preparation of the ESA’s space mission Rosetta I have investigated two of its targets : the asteroids (21) Lutetia and (2867) Steins. Using in remote mode the NASA Infrared Telescope Facility (IRTF) located in Mauna Kea, Hawaii I have obtained near-infrared spectra (0,8 – 2,5 microns) of these two objects. The spectra of (21) Lutetia pointed to a primitive, chondritic composition. The rotational resolved spectroscopy of the surface revealed a spectral variation that is corellated with the rotational phase. This variation that was later confirmed by other investigations was interpreted in terms of the coexistence of several lithologies on the surface. The spectroscopy of (2867) Steins confirmed its taxonomic classification as an E-type asteroid and its belonging to a sub-class of this type that has no spectral analog among the known meteorites. For both asteroids i have performed a mineralogical analysis using laboratory spectra from databases of known minerals and meteoritic materials. In the framework of this PhD thesis I have participated in observational programmes dedicated to the astrometry of NEA and of the optical counterparts of ICRF defining objects - the quasars. I have also obtained near-infrared spectra of asteroids designated as targets of the space missions. I have reduced, analyzed and interpreted the data acquired during these programmes of studying the physical and dynamical properties of asteroids.
Les études des petits corps sont essentielles dans la compréhension de la formation et l’évolution de notre Système Solaire. Comme les seuls vestiges des débuts de la formation du système des planètes, ils ont enregistré les éléments chimiques complexes et l’évolution physique qui a eu lieu dans la nébuleuse solaire. La récupération de ces enregistrements nécessite la connaissance à la fois des propriétés dynamiques physiques de la population actuelle de petit corps. Dans ce cadre, j’ai étudié l'astrométrie des astéroïdes géocroiseurs en proposant une nouvelle méthode d’obtention de leurs positions directement dans le cadre du système de référence céleste(ICRF). J’ai construit une éphéméride sur huit ans (2010 - 2018) pour un ensemble de 836 géocroiseurs numérotés à l’aide d’un intégrateur Bulirsch-Stoer numérique. J’ai ensuite effectué une recherche pour des approches apparente étroite entre les géocroiseurs et les quasars (points quasi-fixes, points de référence) en provenance du Large Catalogue des Quasar (LQAC). J’ai trouvé un grand nombre de rencontres apparentes qui pourraient fournir par astrométrie différentielle les positions de géocroiseurs avec une précision meilleure que celle de la méthode actuelle d’observations optique. Cet ensemble de données optiques ainsi que les observations radar peut être utilisé dans la dynamique des géocroiseurs, contraignant et peut-être révéler plus subtilement des effets non gravitationnel tel l’effet Yarkovsky. Ce grand nombre d’événements peut également être utilisé comme une base d’observation pour tirer le lien entre le système de référence dynamique réalisé par les éphémérides de géocroiseurs et ICRF. En préparation de la mission spatiale Rosetta de l’ESA, j’ai étudié deux de ses cibles : les astéroïdes (21) Lutetia et (2867) Steins. En utilisant en mode téléobservation le télescope de la NASA Infrared Telescope Facility (IRTF) situé au Mauna Kea, à Hawaii, j’ai obtenu des spectres dans le proche infrarouge (0,8 - 2,5 microns) de ces deux objets. Les spectres de (21) Lutetia montrent une composition similaire a un objet primitif, avec une composition chondritique. Les résultats spectroscopiques montrent également une variation spectrale qui est corrélée avec la phase de rotation. Cette variation, qui a été confirmé plus tard par d’autres auteurs, nous l’avons interprétée en termes de la coexistence de plusieurs lithologies à la surface de l’astéroïde. La spectroscopie de (2867) Steins a confirmé sa classification taxonomique comme un astéroïde de type E et de son appartenance à une sous-classe de ce type qui n’a pas d’analogue spectral entre les météorites connues. Pour les deux astéroïdes j’ai effectué une analyse minéralogique utilisant des spectres de laboratoire à partir de bases de données de minéraux connus et matériaux météoritiques. Dans le cadre de cette thèse, j’ai participé à des programmes d’observation dédiée à l’astrométrie des géocroiseurs et des observations des contreparties optiques des radiosources ICRF. J’ai aussi obtenu des spectres en proche infrarouge des astéroïdes désignés comme cibles des missions spatiales. J’ai également réduit, analysé et interprété les données acquises au cours d’autres programmes d’étude des propriétés physiques et dynamiques d’astéroïdes.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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