Asteroid differentiation from Gaia reflectance spectroscopy

Étude spectroscopique de la différentiation des astéroïdes avec Gaia Les planétésimaux se sont formés par accrétion de poussières dans le disque protoplanétaire du Soleil, et leur agglomération a conduit à la formation des planètes. Les planétésimaux larges et accrêtés tôt se sont partiellement ou complètement différenciés, s'organisant en couches de densités et compositions différentes : noyau métallique, manteau riche en olivine et croûte magmatique. Des traces de ce processus sont observables dans la composition des météorites, et devraient l'être dans celle des astéroïdes.La destruction catastrophique d'un corps différencié produit une famille collisionnelle d'astéroïdes, dont les membres devraient présenter une gamme de compositions reflétant chaque couche du corps d'origine. Aucune famille présentant cette caractéristique n'a été clairement identifiée à ce jour. En outre, des années d'études spectroscopiques ont mis en évidence une déplétion en corps riches en olivine dans la ceinture principale. Avant ces travaux, aucune concentration significative d'astéroïdes riches en olivine n'avait été détectée au sein des familles d'astéroïdes.La spectroscopie permet de caractériser la composition de surface des astéroïdes. La Data Release 3 (DR3) de la mission Gaia de l'ESA a publié plus de 60 000 spectres de réflectance de petits corps, offrant une occasion unique de rechercher des traces de différenciation dans la ceinture principale. En exploitant ces données spectrales et en classifiant les astéroïdes au sein de classes taxonomiques connues, j'ai découvert que la famille (36256) 1999XT17 contient un nombre significatif de membres dont le spectre correspond à celui de l'olivine. Ils pourraient être des fragments d'un corps formé dans le manteau d'un planétésimal différencié, puis implanté dans la ceinture principale a posteriori. Cette famille est la première famille d'astéroïdes potentiellement riche en olivine identifiée.Les météorites présentent une large gamme de compositions, caractéristiques des astéroïdes dont elles proviennent. Certaines sont des produits de la différenciation, comme l'andésite Erg Chech 002 (EC002). Connue comme la "plus ancienne achondrite du système solaire", cette météorite s'est vraisemblablement formée dans la croûte partiellement fondue d'un planétésimal différencié. En exploitant les données spectrales de la DR3, j'ai cherché à identifier des analogues potentiels à cette météorite dans la ceinture principale. En utilisant des méthodes de comparaison de spectres, j'ai identifié 142 astéroïdes avec un spectre visible semblable à celui de la météorite. Vingt de ces analogues potentiels ont été observés dans la gamme de longueur d'onde proche infrarouge, et aucun n'a été confirmé. Cependant, l'astéroïde (10537) 1991 RY16, dont le spectre a été publié dans la littérature, semble de composition similaire à celle de la météorite. Ainsi, les astéroïdes présentant des compositions andésitiques pourraient être extrêmement rares.Un aspect important de cette thèse de doctorat a été l'analyse générale des spectres de réflectance des petits corps publiés lors de la DR3. En tant que membre du consortium de production et d'analyse des données (DPAC), j'ai identifié des problèmes potentiels dans les spectres d'astéroïdes et proposé des corrections afin de les améliorer, pour préparer la DR4. J'ai également classifié ces spectres, afin d'évaluer les limites du jeu de données et pour identifier de nouveaux astéroïdes riches en olivine. J'ai découvert 78 astéroïdes potentiellement riches en olivine qui n'avaient encore jamais été caractérisés par spectroscopie, constituant une concentration d'objets riches en olivine dans la ceinture principale cinq fois plus importante que précédemment évalué. Ces études montrent que, bien que les preuves de différenciation semblent rares dans la ceinture principale, l'interprétation des études précédentes devrait être révisée à la lumière de bases de données spectroscopiques telles que celles fournies par la mission Gaia.