Observation and modelling of surface states of Kuiper belt objects and cometary nuclei
Observation et modélisation des états de suface d'objets de Kuiper et de noyaux cométaires
Résumé
Located beyond Neptune, Kuiper Belt Objects (KBO) are remnants of the solar system formation. These small bodies are expected to be made of ices and organics, but their real composition is still unknown. The knowledge of their physical properties could constrain the formation and evolution models of our solar system. This work is dedicated to spectroscopic studies of physical characteristics of KBO and associated populations. Among these populations, Centaurs are closer than KBO, and thus brighter and easier to observe. Faintness of KBO is one of the major observational limitation. That is the reason why 8-10 meters telescopes are required to get KBO spectra. I have driven observational programmes using the Very Large Telescope (VLT, ESO, Chile). About ten objects have been observed. For interpretation purposes, modelling of these spectra has been performed using a radiative transfer code. I have also studied possibilities and limitations of this kind of modelling applied to KBO and Centaurs spectra. One major limitation of our knowledge of KBOs is that properties of organics that may be present on KBOs are not well known. Space exploration of cometary nuclei that come from the Kuiper Belt should also improve our knowledge of the physical properties of KBOs. I have contributed to the preparation of VIRTIS observations. VIRTIS is a multispectral spectrometer that will fly on board ROSETTA, the ESA mission to the comet Wirtanen. I have also studied water ice detection on these objects surfaces, and showed that some mixtures or terrain configurations could inhibit spectral signatures. In-situ cometary exploration will also help us to constrain the nature of cometary organics.
Situés au-delà de Neptune, les objets de Kuiper sont les corps les plus primitifs du système solaire. Ces petits corps sont probablement constitués de glaces et de composés organiques, mais la nature exacte de ces différents constituants reste à définir. Leur étude permettra de contraindre les modèles de formation de notre système planétaire. Au cours de ma thèse, j'ai utilisé les techniques spectroscopiques pour étudier la nature physique des objets de Kuiper et des populations qui leur sont associées. Parmi ces populations, les Centaures sont plus près de nous, et ainsi plus brillants et plus faciles à observer. En effet, la faible magnitude des objets de Kuiper est l'une des principales limites à leur observation. C'est pourquoi les télescopes de la classe des 8-10 mètres sont nécessaires à l'étude spectrale des objets de Kuiper. J'ai conduit et participé à plusieurs programmes observationnels utilisant le Very Large Telescope (VLT, ESD, Chili). Une dizaine d'objets ont été observés. Pour les interpréter, j'ai modélisé ces spectres à l'aide d'un logiciel de transfert radiatif dans les surfaces. J'ai proposé une analyse des potentialités et des limites de ce type de modélisation appliquée aux spectres d'objets de Kuiper et de Centaures. L'une des limitations à notre compréhension de ces petits corps est notre méconnaissance des propriétés des composés organiques susceptibles d'y être présents. D'autre part, des progrès sont attendus de l'exploration spatiale des noyaux cométaires issus de la Ceinture de Kuiper. Ainsi, j'ai participé à la préparation des observations du spectro-imageur VIRTIS, installé à bord de la sonde ROSETTA, qui explorera la comète Wirtanen. En outre, j'ai étudié la détection de la glace d'eau à la surface de ces objets, et mis en évidence l'inhibition possible de ses signatures pour certains mélanges ou configurations de terrains. L'exploration in-situ des comètes permettra aussi de contraindre la nature des composés organiques cométaires.