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Page de résumé pour ULgetd-10142014-120414

Auteur : Decock, Alice
E-mail de l'auteur : adecock@ulg.ac.be
URN : ULgetd-10142014-120414
Langue : Français/French
Titre : Etude des produits de dissociation de H2O dans un échantillon de comètes d'origines variées
Intitulé du diplôme : Doctorat en sciences
Département : FS - Département d'astrophysique, géophysique et océanographie
Jury :
Nom : Titre :
Bockelee-Morvan, Dominique Membre du jury/Committee Member
De Keyser, Johan Membre du jury/Committee Member
Hainaut, Olivier Membre du jury/Committee Member
Hubert, Benoît Membre du jury/Committee Member
Hutsemekers, Damien Membre du jury/Committee Member
Rousselot, Philippe Membre du jury/Committee Member
Dupret, Marc-Antoine Président du jury/Committee Chair
Jehin, Emmanuel Promoteur/Director
Mots-clés :
  • comets/comètes
  • H2O
  • spectroscopy/spectroscopie
Date de soutenance : 2014-11-07
Type d'accès : Restreint/Intranet
Résumé :

Les comètes sont connues pour contenir de grandes quantités d’eau et des molécules organiques en tout genre. Formées lors de la naissance de notre Système Solaire, il y a 4.6 milliards d’années, elles n’ont ensuite pas beaucoup évolué, ce qui les rend témoins potentiels des processus physico-chimiques présents à cette période. L’étude des comètes permet donc d’en apprendre davantage sur leur propre nature encore potentiellement énigmatique, mais également sur notre Système Solaire lui-même, et tout particulièrement sa genèse. La mission européenne Rosetta, en orbite autour de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko témoigne de l’intérêt porté à ces petits corps gelés du Système Solaire. Cette mission est unique puisqu’elle va permettre pour la première fois de mesurer la composition chimique précise d’un noyau cométaire. Ce type de mission est par contre très coûteux et ne concerne qu’une comète en particulier. Avec des télescopes au sol, il est possible d’étudier un nombre plus important de comètes. Certes, le noyau n’est dans ce cas pas directement atteignable, mais la spectroscopie permet d’analyser l’atmosphère de la comète. Formée par la sublimation des glaces du noyau et la dissociation des molécules qui s’en échappent, la coma contient de nombreuses informations nous permettant d’accroître nos connaissances sur la composition chimique du noyau.

L’objectif de cette thèse est l’étude des molécules liées à l’eau dans les comètes. Les glaces cométaires renferment en effet 80% d’eau. Etudier cette molécule est donc crucial pour définir la nature des comètes et comprendre les conditions physiques et chimiques régnant dans la coma. Toutefois, H2O n’est pas détectable dans le domaine de longueur d’onde visible. Sur base d’un ensemble de données spectroscopiques visibles acquises depuis le sol, nous proposons dans cette thèse l’analyse de deux produits de dissociation de la molécule d’eau observables dans l’atmo- sphère de la comète, l’oxygène atomique et le radical OH.

Le premier volet de ce travail se concentre sur les trois raies interdites de l’oxygène localisées à 5577.339 Å pour la raie verte (O(1S)) et à 6300.304 Å et 6363.776 Å (O(1D)) pour les raies du doublet rouge en vue de déterminer la ou les molécules parentes à l’origine de ces atomes. Dans cette optique, nous avons créé un spectre synthétique de la molécule de C2 afin de décontaminer la raie verte des raies dues au C2. Ensuite, nous avons mesuré les rapports d’intensité et les largeurs intrinsèques des trois raies d’oxygène pour des comètes situées à différentes distances héliocen- triques. La comparaison du rapport de l’intensité de la raie verte sur la somme des intensités des raies rouges (rapport G/R) avec les taux d’excitation fournis par la théorie montre que H2O est la molécule parente principale des atomes d’oxygène lorsque la comète est observée à r ∼ 1 ua. Par contre, lorsque la comète est loin du Soleil (>2.5 ua), les molécules de CO2 contribuent également à la production d’oxygène. La mesure des largeurs intrinsèques des raies montre que la raie verte est plus large que les raies rouges alors que la théorie prédit l’inverse. Découle de cette observa- tion que la raie verte pourrait principalement provenir de la photodissociation du CO2 alors que les raies rouges seraient uniquement formées via H2O.

En étudiant les raies d’oxygène à différentes distances du noyau cométaire, nous réalisons que la molécule parente de l’oxygène varie : le CO2 est le contributeur premier des atomes d’oxygène en deçà de ∼1000 km du noyau et laisse ensuite la place à H2O. Qui plus est, nous notons l’importance du quenching collisionnel produit par H2O dans la coma interne qui joue un rôle significatif dans la perte des atomes de O(1S) et O(1D). Un modèle d’émission est réalisé pour reproduire nos données observationnelles. En se penchant sur le comportement adopté par les raies d’oxygène près du noyau et sur l’ajustement fourni par le modèle, une estimation de l’abondance relative du CO2 est déterminée. Des lors, cette thèse présente une nouvelle méthode pour déterminer l’abon- dance CO2/H2O dans les comètes à partir de données obtenues depuis le sol alors qu’une mesure directe de la molécule de CO2 n’est jusqu’à ce jour possible que depuis l’Espace.

La seconde partie de notre travail porte sur l’analyse des rapports isotopiques 16O/18O et D/H à partir des isotopes du radical OH. La connaissance des rapports isotopiques dans des comètes d’origines variées est importante car cela peut nous renseigner sur les conditions physiques et chimiques existantes lorsque la comète s’est formée. De plus, la mesure du D/H s’inscrit dans le débat actuel de l’origine des océans terrestres. Dans ce contexte, des spectres synthétiques de 16OH, 18OH et OD sont créés sur base d’un modèle de fluorescence. Le rapport 16O/18O est déduit pour la première fois par ce modèle pour la comète C/2012 F6 (Lemmon) et il établit le point de départ d’une longue série de mesures portées sur des comètes brillantes à venir.

Autre version : http://hdl.handle.net/2268/172978
Fichiers :
Nom du fichier Taille Temps de chargement évalué (HH:MI:SS)
Modem 56K ADSL
[Restreint/Intranet] these_AliceDecock.pdf 21.99 Mb 00:52:21 00:01:57
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