Réviser les pluies de météores : caractérisation du chaos dans les courants de météoroïdes

Meteor showers revisited : characterising chaos in meteoroid streams

• Auteur / Autrice : Ariane Courtot
• Direction : Marc Fouchard, Jérémie Vaubaillon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astronomie et Astrophysique
• Date : Soutenance le 11/09/2023
• 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 : Laboratoire : Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Observatoire de Paris (1667-....)
• Jury : Président / Présidente : Dominique Bockelée-Morvan
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marc Fouchard, Jérémie Vaubaillon, Anne-Sophie Libert, Margaret Campbell-Brown, Benoît Carry, Giovanni B. Valsecchi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne-Sophie Libert, Margaret Campbell-Brown

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dynamique stellaire

Météores

Mots clés libres

Pluies de météores

Courant de météoroïde

Dynamique

Carte de chaos

Meteor shower

Meteoroid stream

Dyanamics

Chaos map

Résumé

Un courant de météoroïdes est formé lorsque des météoroïdes sont éjectés par un corps parent (astéroïde ou comète). Lorsque ce courant rencontre la Terre, une pluie de météores apparaît. Ce lien entre météores observés et corps parent est difficile à établir, à cause notamment de la dynamique complexe des météoroïdes (forces non-gravitationelles -FNGs- et rencontres proches). Je définis donc un "groupe de météores" comme un ensemble de météores aux caractéristiques proches, mais dont le lien avec le corps parent est incertain. J'ai passé en revue les méthodes utilisées pour former des groupes: critère de dissimilarité des orbites et algorithmes de groupement. Au vu des incomplétudes remarquées, j'ai choisi de m'intéresser à ce problème sous l'angle du chaos, défini comme l'augmentation exponentielle de la distance entre deux orbites initialement infiniment proches. J'ai sélectionné un indicateur de chaos adapté, puis j'ai réalisé des cartes de chaos sur les Géminides, les Draconides et les Léonides, trois pluies de météores aux orbites très différentes. On montre comment les résonances de moyen mouvement (RMMs) capturent les particules et les empêchent de rencontrer la planète responsable de la RMM. Cet effet est plus important dans le cas de RMMs plus larges. Cependant, les FNGs peuvent modifier cet effet. Pour les Géminides, il existe un rayon limite en-dessous duquel la diffusion due aux FNGs empêche la capture dans les RMMs. En revanche, pour les Draconides et les Léonides, ce rayon limite est bien plus faible, et n'est pas atteint dans mes simulations. Cela est dû à la fois à la largeur des RMMs, bien supérieure à celle des Géminides, et l'effet plus faible des FNGs à masse égale par rapport aux Géminides. Enfin, je me suis intéressée aux Taurides, pour lesquelles le lien avec le corps parent fait l'objet de recherches, et plus particulièrement aux branches Nord et Sud. Cette fois, j'ai choisi d'utiliser les observations des météores. Elles se sont révélées difficiles à exploiter pour une étude dynamique et j'ai donc dû sélectionner moi-même des particules qui correspondent aux Taurides (selon leur position dans le ciel et leur vitesse au moment de leur rencontre avec la Terre). Les cartes montrent le chaos très élevé des Taurides et l’absence du mécanisme lié aux RMMs. Ces différences pourraient justifier la classification des Taurides en groupe plutôt qu'en pluie. J'ai eu des difficultés à retrouver les Taurides Sud dans mes données, ce qui jette un doute sur la validité de cette branche. D'autres intégrations sont nécessaires pour investiguer ces résultats, mais les cartes de chaos donnent de premières indications sur la différence groupe/pluie.

A meteoroid stream is formed when meteoroids are ejected by a parent body (asteroid or comet). When this stream encounters the Earth, a meteor shower appears. This link between observed meteors and their parent body is difficult to establish, mainly because of the complex dynamics of meteoroids (non-gravitational forces -NGFs- and close encounters). I therefore define a 'meteor group' as a set of meteors with similar characteristics, but whose link with the parent body is uncertain.I have reviewed the methods used to form groups: orbit dissimilarity criteria and grouping algorithms. In view of the incompleteness observed, I chose to look at this problem from the angle of chaos, defined as the exponential increase in the distance between two orbits that are initially infinitely close.I selected a suitable chaos indicator and then produced chaos maps of the Geminids, Draconids and Leonids, three meteor showers with very different orbits. I showed how mean motion resonances (MMRs) capture the particles and prevent them from encountering the planet responsible for the MMR. This effect is greater in the case of larger MMRs.However, NGFs can modify this effect. For Geminids, there is a limiting radius below which diffusion due to NGFs prevents capture in MMRs. On the other hand, for Draconids and Leonids, this limiting radius is much smaller, and is not reached in my simulations. This is due both to the width of the RMMs, which is much greater than that of the Geminids, and to the weak effect of the NGFs for the same mass for these orbits, unlike the Geminids.Finally, I turned my attention to the Taurids, for which the link with the parent body is the topic of several studies, and more particularly to the North and South branches. This time, I chose to use meteor observations. These proved difficult to exploit for a dynamic study, so I had to select the particles that corresponded to the Taurids myself (according to their position in the sky and their speed at the time of their encounter with the Earth).The maps show the very high chaos of the Taurids and the absence of the MMR mechanism. These differences could justify classifying the Taurids as a group rather than a shower. I had difficulty finding the Southern Taurids in my data, which casts doubt on the validity of this branch. Further integrations are needed to investigate these results, but the chaos maps give some initial indications of the group/shower distinction.