Etude des anneaux de Chariklo par occultation stellaire

Study of Chariklo's ring system by stellar occultation

• Auteur / Autrice : Diane Bérard
• Direction : Bruno Sicardy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astronomie
• Date : Soutenance le 15/09/2017
• Etablissement(s) : Paris 6
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (Meudon, Hauts-de-Seine ; 2002-....)
• Jury : Président / Présidente : Marie-Christine Angonin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Mignard, Aurélie Guilbert-Lepoutre
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Giovanni B. Valsecchi, Marco Delbo

Mots clés

Mots clés contrôlés

Anneaux astronomiques

Système solaire

Mots clés libres

Occultations stellaires

Chariklo

Anneaux

Objets transneptuniens

Haumea

Centaures

Stellar occultations

Rings

Centaur Chariklo

Résumé

Les occultations stellaires sont une méthode puissante pour étudier les petits corps du Système Solaire, trop faibles ou lointains pour être étudiés par d’autres techniques. Cette méthode consiste à observer le corps passant devant une étoile d’arrière plan. Le flux lumineux stellaire est alors intercepté quelques instants, ce qui permet de caractériser la forme de l’objet et d’étudier son environnement (anneau, atmosphère ou satellite). Deux anneaux denses et étroits ont été découverts en Juin 2013 pour la première fois autour du plus gros des Centaures Chariklo (corps central : 250 km de diamètre ; anneaux : 800 km). Cette thèse présente les 16 occultations par Chariklo et ses anneaux observées depuis 2013. Ces données représentent les seules observations aujourd’hui existantes de ce système planétaire. Une première étude de leur structure et de leur géométrie est détaillée dans ces travaux. Mes travaux ont également porté sur une occultation par la planète naine Haumea observée en Janvier 2017. Celle-ci nous a révélé la présence d’un anneau dense de rayon ~2281 km autour de ce corps tri-axial. Haumea est donc le deuxième corps en dehors des planètes géantes à posséder un anneau. Cette occultation permet notamment de déduire la forme, la taille (1161x852x513 km) et la densité d’Haumea. Cette seconde découverte tend à montrer que les anneaux autour des petits corps ne sont pas si rares. La publication du catalogue Gaia DR1 en 2016 a permis d’améliorer considérablement la précision de nos prédictions donc nos observations. Les prochaines années seront consacrées à scanner plus en détails les anneaux de Chariklo et d’Haumea, mais aussi à chercher des anneaux autour d’autres petits corps afin de comprendre les mécanismes de formation et d’évolution de ces systèmes.

Stellar occultations are a very powerful tool to study small bodies of the Outer Solar System, which are usually too faint or too far away to be studied by others techniques. They occur when a body passes in front of a background star. The stellar flux will then be intercepted during several seconds/minutes. Observation of the occulted star in time allows us to study the shape and size of the occulting object and its vicinity (ring, atmosphere or satellite). For the first time, two dense and narrow rings have been discovered on June 2013 around the biggest known Centaur Chariklo (body’s diameter: 250 km and rings diameter: 800 km). My work shows the 16 observed occultations by Chariklo and/or its rings since 2013. Those data are the only one available about this planetary system today. A first study of their structure and their geometry is conducted. Another part of my work was to study an occultation by the dwarf planet Haumea recorded on January 2017. It revealed the presence of a ring of radius ~2281 km around this tri-axial body. This discovery made Haumea the second body with a ring orbiting around except the four giant planets. This occultation allows us to derive the shape, size (1161x852x513 km) and density of the main body. This second discovery tends to show that rings in small planetary systems are more common that we thought. The release of Gaia DR1 catalog in 2016 greatly improved our predictions of such occultations. In the forthcoming years, efforts will be made on detailed and localized studies of Chariklo’s and Haumea’s rings, but also on search for other small rings systems in order to better understand the origins and the evolution mechanisms of such systems.