Origin and structure of binary asteroids

Les astéroïdes sont les restes des blocs qui se sont accrétés pour former les planètes terrestres. En tant que tels, ils nous renseignent sur les conditions initiales qui régnaient dans notre nébuleuse solaire il y a environ 4,6 milliards d'années. En particulier, leur densité et leur structure interne dépendent directement du lieu et du moment de leur formation. Les plus gros astéroïdes avec leurs satellites représentent la meilleure opportunité de déterminer ces paramètres fondamentaux. Au cours de la dernière décennie, nous avons acquis l'expertise nécessaire pour traiter des images à haute résolution angulaire et reconstruire la forme en 3D, fournissant ainsi le volume, ainsi que pour détecter les satellites et étudier leurs orbites, et donc leur masse. En outre, les petits corps binaires dynamiquement uniques fournissent des indices fascinants sur la formation et l'histoire dynamique de différentes populations de petits corps. Dans cette thèse, j'ai étudié la formation, l'évolution et la dynamique des systèmes binaires d'astéroïdes par les voies suivantes. Tout d'abord, j'ai mené des études approfondies de plusieurs grands systèmes d'astéroïdes binaires, y compris (22) Calliope, (45) Eugénie, (121) Hermione, (283) Emma, et (762) Pulcova en utilisant un ensemble complet de données d'archives d'imagerie directe à haute résolution angulaire recueillies au cours des 25 dernières années, ainsi que des courbes de lumière photométriques et des occultations stellaires pour contraindre la forme des astéroïdes. À partir de ces observations, j’ai construit des modèles orbitaux et de forme pour caractériser chaque système. En combinant les deux, je suis en mesure de déterminer la densité et de rechercher la différenciation dans les primaires des systèmes. Ce faisant, j'ai identifié plusieurs systèmes ayant des structures internes non homogènes. J'ai également mené une étude de population sur ces systèmes, et j'ai trouvé deux groupes dynamiques distincts, peut-être issus de collisions catastrophiques ou sous-catastrophiques. Deuxièmement, j'ai mené la première étude orbitale complète des astéroïdes avec des satellites lointains, un groupe de systèmes binaires et multiples connu depuis longtemps mais peu étudié, dont l'origine est débattue depuis longtemps, pouvant provenir de la capture mutuelle d'éjecta suite à un impact sur un corps parent plus grand ou d'un mécanisme YORP complexe. Bien que le mécanisme de leur formation ne soit pas clair, la diversité de la dynamique des systèmes suggère qu’une origine collisionnelle est probable pour au moins certains objets. Enfin, j'ai exploré de nouvelles méthodes pour la caractérisation des systèmes binaires d'astéroïdes, grâce à de nouveaux instruments d'optique adaptative et des techniques de traitement d’images, et grâce à l'utilisation de l'interférométrie des tavelures, qui permet des observations de routine de systèmes binaires connus sur de petits télescopes, ou sur de grands télescopes qui peuvent permettre l'observation de systèmes très faibles qui seraient inaccessibles avec l'optique adaptative dans le proche infrarouge. Bien que ce travail soit préliminaire, j'ai trouvé ces méthodes très prometteuses pour caractériser les systèmes dans des parties de l'espace dynamique jusqu'alors inaccessibles.