Méthode d’analyse statistique appliquée au réseau d’observation européen des météores FRIPON

Statistical analysis method applied to the European FRIPON meteor observation network

• Auteur / Autrice : Simon Jeanne
• Direction : François Colas, Mirel Birlan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astronomie et Astrophysique
• Date : Soutenance le 06/03/2020
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Observatoire de Paris (1667-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides (Paris ; 2000-....)
• Jury : Président / Présidente : Maria Antonietta Barucci
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Colas, Mirel Birlan, David Mimoun, Anne Lemaître, Cathy Quantin-Nataf, Pierre Beck, Jean-Luc Vérant
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : David Mimoun, Anne Lemaître

Mots clés

Mots clés contrôlés

Astéroïdes

Météorites

Mots clés libres

Météorite

Fripon

Astéroïde

Meteorite

Fripon

Asteroid

Résumé

Cette thèse a pour sujet d'étude l'observation des météores à l'aide du réseau français de caméras FRIPON.On y aborde toute la chaîne d'analyse des mesures des météores, des images brutes aux orbites. On y développe un estimateur des moindres carrés modifié adapté aux instruments larges et complexes tel qu'un réseau continental de caméras.Cet estimateur des moindres carrés modifiés est construit pour rendre compte du caractère multi-échelle de FRIPON : de l'échelle des caméras individuelles jusqu'à l'échelle de ce réseau recouvrant l'Europe de Ouest. Il permet de construire un estimateur réaliste à partir des mesures provenant de caméras dont les caractéristiques peuvent être disparates, que ce soit à cause des différences entre les sites d'installation ou des défauts internes de certaines caméras.L'application de cet estimateur à l'analyse des météores est ensuite discutée.Nous démontrons notamment que certaines caractéristiques des météores ne sont pas toujours estimables à partir de l'étude de leur mouvement, comme la masse initiale du météoroïde ou encore son enthalpie de destruction.Un estimateur des moindre carrés de ces caractéristiques n'a alors pas de sens.Nous proposons un nouveau jeu de paramètres permettant de caractériser un météore et dont les estimateurs des moindres carrés ont une espérance et une variance toujours définies, quelque soit le type de météore et la qualité des mesures.Par ailleurs, nous étudions les différents biais de mesures pouvant advenir lors de l'observation vidéo de météores. Nous démontrons que les météores les plus rapides présentent systématiquement des mesures dégénérées. Nous montrons que ces dégénérescences non seulement rendent impossible l'estimation de certaines caractéristiques, mais que de plus elles entraînent une surestimation de la vitesse d'entrée de ces météoroïdes dans l'atmosphère.Cette surestimation des vitesses des météores les plus rapides entraîne l'apparition d'une population de météoroïdes faussement interstellaires.Nous montrons que, dans le cadre de la campagne d'observation du réseau FRIPON, aucun météoroïde avec une origine interstellaire certaine n'a été observé. De fait, nous remettons en question l'existence d'une nombreuse population de météoroïdes interstellaires que certaines équipes disent observer.Si les récentes découvertes de 1I/'Oumuamua et de 2I/Borisov attestent de la présence de corps d'origines interstellaires au sein de notre Système solaire, et donc potentiellement de météoroïdes d'origine interstellaire pouvant impacter la Terre, force est de constater que ces objets sont peu nombreux à réellement croiser le chemin de notre planète.

The subject of this thesis is the observation of meteors using FRIPON, the French camera network. We discuss the whole chain of analysis of meteor measurements, from raw images to orbits. We developed a modified least squares estimator adapted to large and complex instruments such as a continental camera network. This modified least squares estimator is built to account for the multi-scale character of FRIPON: from the scale of individual cameras to the scale of this network covering Western Europe. It makes it possible to build a realistic estimator from measurements coming from cameras whose characteristics can be disparate, either because of the differences between the installation sites or of internal faults of certain cameras.The application of this estimator to meteor analysis is then discussed. In particular, we show that certain characteristics of meteor, such as the initial mass of the meteoroid or its enthalpy of destruction, cannot always be estimated from the study of their movement. An estimator of the least squares of these characteristics then does not make sense. We propose a new set of parameters allowing us to characterize a meteor and whose least squares estimators have an expectation and a variance that are always defined, whatever the type of meteor and the quality of the measurements.In addition, we study the various measurement biases that may arise during video observation of meteors. We show that the fastest meteors systematically present degenerate measurements. We show that these degenerations not only make it impossible to estimate certain characteristics, but also that they lead to an overestimation of the speed of entry of the meteoroids into the atmosphere. This overestimation of the speeds of the fastest meteors leads to the appearance of a population of falsely interstellar meteoroids. We show that, as part of the FRIPON network observation campaign, no meteoroid with an indubitable interstellar origin was observed. In fact, we question the existence of a large population of interstellar meteoroids that some teams claim to observe.If the recent discoveries of 1I/'Oumuamua and 2I/Borisov attest to the presence of bodies of interstellar origin within our Solar System and, therefore, potentially of meteoroids of interstellar origin which can impact the Earth, it is clear that few of these objects actually cross the path of our planet.