ÉTUDE DES FORMES DES CORPS DU SYSTÈME SOLAIRE
Auteur / Autrice : | Julie Vermersch |
Direction : | Nicolas Rambaux, Bruno Sicardy |
Type : | Projet de thèse |
Discipline(s) : | Astronomie et Astrophysique |
Date : | Inscription en doctorat le 01/10/2021 |
Etablissement(s) : | Université Paris sciences et lettres |
Ecole(s) doctorale(s) : | Astronomie et Astrophysique d'Ile de France |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides (Paris ; 2000-....) |
Equipe de recherche : ASD | |
établissement opérateur d'inscription : Observatoire de Paris (1667-....) |
Mots clés
Mots clés libres
Résumé
La théorie des figures traite de la forme externe des corps célestes. Les grandes questions traitées par cette théorie sont de connaître les principales forces qui contrôlent la figure d'équilibre d'un corps et la stabilité de cet équilibre (Poincaré 1892). La théorie des figures a suscité un regain d'intérêt suite à la nouvelle taxonomie des corps du Système solaire proposée par l'Union Astronomique International (UAI) en 2006 et surtout avec les récentes observations des gros astéroïdes (de rayon supérieur à 100 km) par le VLT/SPHERE (de rayon supérieur à 100 km) (Vernazza et al. 2019) et des objets trans-neptuniens par méthodes d'occultations stellaires (Ortiz, Sicardy et al. 2019). Des questions importantes restent ouvertes dans l'étude des figures d'équilibre et notamment la détermination du rayon limite auquel la force de gravité peut vaincre les forces de cohésion interne du corps. L'objectif de cette thèse est de fournir une borne de ce rayon limite. Une première étape va consister à étudier la forme surprenante de Hauméa. Cet Objet Trans-Neptunien (TNO) est relativement large avec un rayon de 800 km (soit la moitié du rayon lunaire) et présente, selon les mesures par occultation stellaire, une forme triaxiale très prononcée (Ortiz et al., 2017). Une des interprétations est que ce corps serait différencié et à l'équilibre hydrostatique (Dunham et al., 2019). Toutefois, les solutions proposées par ces auteurs ne sont pas compatibles avec les barres d'erreur des observations. Une approche sera donc d'explorer des modèles à deux couches (silicate, glace) suivant l'approche développée dans notre précédente étude sur les équations de Clairaut (Rambaux et al. 2015, Park et al. 2016, Rambaux et al., 2017, Rambaux and Castillo-Rogez 2020), mais étendue aux formes triaxiales. Si un modèle différencié de Hauméa ne peut pas expliquer les observations dans les barres d'erreur alors nous lèverons l'hypothèse de la forme hydrostatique pour le noyau de silicate. Le deuxième axe de recherche consistera à introduire une physique plus complexe dans les modèles de figure d'équilibre. Actuellement, notre modèle est basé sur les équations de Clairaut d'un corps fluide et la comparaison avec les observations récentes des gros astéroïdes (Vernazza et al. 2019) montrent un décalage constant. L'objectif sera donc d'introduire, dans le modèle des figures d'équilibre, la résistance de la surface des corps et notamment la modélisation du comportement élastico-plastique par exemple suivant l'approche de (Holsapple, 2001, 2004) dans le cas des corps auto-gravitant et non plus rubble pile. Une telle modélisation appliquée aux corps de taille intermédiaire (autour de 200 km) serait très utile pour interpréter les formes des TNO et des principaux astéroïdes mesurés récemment. A terme, ces études permettront de mieux appréhender la structure interne de ces objets, et donc de mieux comprendre leur origine et l'évolution du système solaire primordial.