Composition of primordial asteroids : remnants of the planetesimal populations and members of the oldest asteroids families
La composition des astéroïdes primordiaux, vestiges de la population des planétésimaux et membres des familles les plus anciennes
Résumé
The aim of my PhD is to study primitive asteroids of the Main Belt, in order to constrain the compositional gradient of the primordial Solar System. I carried out several observations campaigns in order to spectroscopically study ancient asteroids and families located in the entire Main Belt. I acquired a total of 92 new spectra using the 1.82 m Copernico, LDT, and TNG telescopes. I completed the study of ancient asteroids with the spectral Gaia’s database and spectra published in the literature.First, my works focused on the studies of primitive asteroids located in the inner Main Belt. The team of the Observatoire de la Côte d'Azur identified objects that are remnants of planetesimals, almost intact since their formation. My results show that these asteroids, although dominated by the S-complex as expected, have a significant proportion of carbonaceous objects, showing hydrated minerals produced by the action of liquid water. This result implies that these objects were formed beyond the snow line and were implanted in the inner Main Belt. Moreover, I observe three planetesimals that belong to the D/T type. These organic-rich objects have therefore been formed in the outer Solar System and then implanted in this region as well. These two results indicate that there was an important mixing of the small bodies after planetary migrations.I also studied a primordial S-type family aged around 4.5 Gyr. Based on a list of potential members, provided by the team of Observatoire de la Côte d'Azur, I performed spectroscopic analysis that allow me to characterize the composition of these objects, and, in particular, to identify and exclude interlopers from that list. Thus, I determine that the family is dominated, with 73 %, by silicate objects, with a small amount of X- and V-type.Then, I studied the central and outer Main Belt. I worked on Itha's family, which has an age lower than 1.5 Gyr. Thanks to dynamical and spectroscopic studies, I was able to refine the member's list, by excluding interlopers and adding background objects. Therefore, Itha is composed mainly of S-complex and L-type asteroids.On the basis of inner Main Belt planetesimals results, I performed comparison studies between the latter and central and outer Main Belt asteroids that have a diameter greater than 50 km. I observe that the inner Main Belt contains mainly S-complex planetesimals while the outer Main Belt is composed of carbonaceous and X-complex asteroids. The central Main Belt is composed of a wide variety of taxonomic classes.In addition, I contributed to the study of two 3 Gyr-old families, named Athor and Zita, by providing spectra of some members. These families are dominated by X-complex asteroids. Spectral studies showed the Athor family could be a source of enstatite meteorites EL. I also participated in the study of (223) Rosa, a potential candidate to a JUICE fly-by on 2029.
L'objectif de ma thèse est d'étudier les astéroïdes les plus anciens de la ceinture principale dans le but de contraindre le gradient de composition dans le Système Solaire primordial. J'ai mené plusieurs campagnes d'observations afin d'étudier spectroscopiquement les astéroïdes et les familles d'astéroïdes anciens sur l'ensemble de la ceinture principale. Au total, j'ai acquis 92 nouveaux spectres en utilisant les télescopes 1,82 m Copernico, LDT et TNG. Par la suite, j'ai complété l'étude des astéroïdes anciens en utilisant le catalogue spectral de la mission Gaia et des spectres disponibles en littérature.Tout d'abord, mes travaux se sont portés sur l'étude des astéroïdes primitifs de la région interne de la ceinture principale. L'équipe de dynamiciens a identifié des objets comme étant des vestiges des planétésimaux, restés presque intacts depuis leur formation. Mes résultats montrent que ces astéroïdes, bien que dominés par le type S comme attendu, ont une proportion importante de planétésimaux carbonés, présentant des minéraux hydratés produits par l'action de l'eau liquide. Ce résultat implique que ce type d'objets se sont formés au-delà de la ligne des glace et ont été implantés dans la région interne de la ceinture principale. De plus, trois planétésimaux de type D/T sont observés. Ces objets, riches en composés organiques, se seraient formés dans le Système Solaire externe puis implantés dans cette région de la ceinture principale. Ces deux résultats indiquent qu'il y a eut un brassage important des petits corps suite aux migrations planétaires.Mes travaux dans la ceinture principale se sont poursuivis avec l'étude d'une famille silicatée récemment identifié et dont l'âge est estimée à environ 4,5 milliards d'années. À partir d'une liste de membres potentiels, fournie par l'équipe de l'observatoire de la Côte d'Azur, j'ai effectué des études spectroscopiques qui ont permis de caractériser la composition de ces objets et notamment d’identifier et éliminer les intrus de la liste. J’observe ainsi que la famille est dominée, à 73 %, par des objets silicatés avec une minorité d’astéroïdes de type X et V.Par la suite, j’ai étudié les régions centrales et externes de la ceinture principale. J'ai travaillé sur la famille d'Itha qui a un âge inférieur à 1,5 milliard d'années. À travers une étude dynamique, mes observations et des données en littérature, j'ai pu affiner la liste des membres appartenant à Itha, en excluant des intrus et en considérant l'appartenance de certains objets en arrière-plan de cette famille. Ainsi, Itha est une famille dominée par des astéroïdes possédant une minéralogie combinant des objets silicatés et des objets appartenant au type L.Sur la base des résultats obtenus avec les planétésimaux de la ceinture interne, j'ai effectué des études comparatives entre ces derniers et les astéroïdes ayant un diamètre de plus de 50 km localisés dans le régions centrales et externes de la ceinture principale. J'observe que la région interne de la ceinture possède majoritairement des planétésimaux silicatés tandis que la région externe est dominées par les astéroïdes carbonés et ceux appartenant au groupe X. La région centrale présente, quant à elle, une plus grande variété de classe taxonomique.J'ai contribué à l'étude de deux familles anciennes, Athor et Zita, en fournissant des spectres de certains de leur membres. Ces familles possèdent une majorité de membres du groupe X. Des études sur les pentes spectrales ont montré que la famille d'Athor serait à l'origine des météorites à enstatites EL. J'ai également contribué à l'étude de l'astéroïde (223) Rosa, candidat potentiel à un survol de la sonde JUICE en 2029.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
|---|