LESIA - Observatoire de Paris

Soutenance de thèse d’Arielle Moullet

"Etude des atmosphères et des surfaces planétaires par interférométrie millimétrique : du Plateau de Bure à ALMA"

Mercredi 22 octobre 2008 à 14h30 dans l’amphithéâtre du LAM.

Résumé

L’objectif principal de cette thèse est l’étude de certaines applications possibles de l’interférométrie millimétrique aux sciences planétaires, dans le contexte de l’instrumentation actuelle (Plateau de Bure, SMA), et en préparation au projet ALMA (Atacama Large Millimeter Array), réseau de 50 antennes qui devrait être opérationnel dès 2012. Je me suis appuyée pour celà sur l’étude de cas particuliers de sources planétaires présentant des problématiques scientifiques très diverses, en utilisant des données obtenues sur les interféromètres actuels ainsi que les outils de simulations des performances d’ALMA.

Après une première partie exposant les techniques et l’instrumentation spécifiques à l’interférométrie millimétrique, les méthodes d’analyse de l’émission du gaz sont présentées dans la deuxième partie à travers les cas de l’atmosphère de Io et de Vénus.

La cartographie de l’émission des raies de SO2 et SO sur Io, réalisée pour la première fois au Plateau de Bure et au SMA, combinée à l’analyse de raies intégrées obtenues à l’IRAM-30m, a permis de poser de nouvelles contraintes sur la distribution spatiale, la température et la densité de colonne de SO2et SO, ainsi que de détecter la dynamique du gaz, qui pourraît être apparentée à un vent zonal prograde d’environ 200 m/s. En comparant les résultats obtenus à différents modèles physiques, et en particulier des modèles volcaniques, la sublimation de la glace de SO2 est privilegiée par rapport au dégazage volcanique pour le maintien de SO2 dans l’atmosphère. Une mesure de la dynamique de la haute mésosphère de Vénus a été effectuée au Plateau de Bure via la raie CO(1-0), dans le contexte d’observations en soutien à la mission Venus Express. Les résultats indiquent une dynamique surprenante, qui peut être modélisée par un vent zonal d’environ 80 m/s.

La troisième partie présente l’interêt des mesures millimétriques pour l’étude des surfaces planétaires. Constituant un accès à certaines propriétés physiques des corps comme la température, l’albédo, l’émissivité radio ou l’inertie thermique, ces mesures permettent aussi de retrouver la taille des petits corps lointains (objets trans-neptuniens et Centaures) par comparaison avec le flux visible réfléchi. Actuellement, ce type de mesure n’est réalisé qu’avec des antennes uniques. Les données obtenues à l’IRAM-30m sur l’objet (12929) 1999 TZ1, qui, dans le cadre d’une campagne d’observation multi-longueurs d’onde, ont permis sa caractérisation physique et contribué à sa classification dans la famille des Troyens de Jupiter, sont détaillées. Elles sont mises en rapport aux performances attendues dans ce domaine pour ALMA, qui outre le fait de pouvoir détecter des centaines d’objets grâce à son excellente sensibilité, pourra résoudre spatialement certains des plus grands objets transneptuniens, ainsi que séparer les membres d’un grand nombre de systèmes binaires.

Enfin l’application de l’interférométrie à l’étude de la nature des surfaces et du régime thermique des grands objets est présentée pour le cas des satellites Galiléens.