Anatomie d'un astéroïde

Publié par Isabelle le 06/02/2014 à 00:00
Source: ESO
Le New Technology Telescope (NTT) de l'ESO a été utilisé pour détecter les premiers signes indiquant que les astéroïdes peuvent avoir une structure interne très variée. En effectuant des mesures d'une extrême précision, les astronomes ont découvert l'existence de zones de densités différentes au sein de l'astéroïde (Un astéroïde est un objet céleste dont les dimensions varient de quelques dizaines...) Itokawa. Découvrir ce qui se cache sous la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) des astéroïdes ne renseigne pas uniquement sur leur processus de formation mais également sur les effets de leurs collisions avec d'autres corps du Système Solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le...), et donc sur la formation des planètes.


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C'est en utilisant des observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) au sol d'une grande précision que Stephen Lowry (Université de Kent, Royaum-Uni) et ses collègues ont mesuré la vitesse (On distingue :) de rotation de l'astéroïde géocroiseur (En astronomie, les astéroïdes géocroiseurs sont des astéroïdes évoluant à proximité de la...) (25143) Itokawa ainsi que les variations de cette vitesse au fil du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...). Ils ont combiné ces informations sensibles avec les résultats de travaux théoriques sur l'émission de chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...) par les astéroïdes.

Cet astéroïde de petite taille est un curieux objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) doté d'une forme étrange, semblable à celle d'une cacahuète, d'après les images transmises par la sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des...) japonaise Hayabusa en 2005. Afin de sonder sa structure interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la...), l'équipe de Lowry a notamment utilisé des images collectées entre 2001 et 2013 par le New Technology Telescope (NTT) de l'ESO qui équipe l'Observatoire de La Silla au Chili (1). La mesure de ses variations de luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit...) au cours de sa rotation a permis de déterminer avec précision la période de rotation (La période de rotation désigne la durée mise par un astre (étoile, planète, astéroïde) pour...) de cet astéroïde ainsi que ses variations temporelles. Connaissant la forme de cet astéroïde, l'équipe a pu explorer sa structure interne et découvrir, pour la toute première fois, l'étendue de sa complexité (La complexité est une notion utilisée en philosophie, épistémologie (par...) (2).

"C'est la toute première fois que nous avons été en mesure d'explorer l'intérieur d'un astéroïde" nous confie Stephen Lowry. "Nous avons découvert toute la complexité de la structure interne d'Itokawa - cette découverte constitue une étape importante dans notre compréhension des corps rocheux du Système Solaire."

La rotation d'un astéroïde, plus généralement, des petits corps dans l'espace, peut être perturbée par le rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de...) en provenance du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...). Ce phénomène, baptisé effet Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack (YORP), se produit lorsque la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) solaire absorbée est réfléchie par la surface de l'objet sous forme de chaleur. Lorsque l'astéroïde présente une forme très irrégulière, la chaleur n'est pas émise uniformément ; un faible couple s'exerce alors sur le corps et modifie sa vitesse de rotation (3), (4).

L'équipe de Stephen Lowry a constaté que l'effet YORP se traduisait par une faible accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique,...) de la vitesse de rotation d'Itokawa. La variation de cette vitesse de rotation est faible - voisine de 0,045 secondes par an seulement. Mais ce résultat pour le moins inattendu ne peut s'expliquer que par la différence de densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...) qui caractérise les deux zones de l'astéroïde en forme de cacahuète.

C'est la toute première fois que les astronomes démontrent la complexité de la structure interne des astéroïdes. Jusqu'à présent, les caractéristiques internes des astéroïdes ne pouvaient être déduites que de mesures de densités globales et approximatives. Cet exceptionnel aperçu des entrailles d'Itokawa a donné lieu à de nombreuses hypothèses relatives à sa formation. L'une de ces hypothèses stipule (En botanique, les stipules sont des pièces foliaires, au nombre de deux, en forme de feuilles...) qu'il se serait formé à partir d'un double astéroïde dont les deux composants auraient collisionné puis fusionné.

Stephen Lowry ajoute: "Découvrir que les astéroïdes sont caractérisés par des intérieurs inhomogènes est lourd de conséquences - pour les modèles de formation des astéroïdes binaires notamment. Cette découverte pourrait également permettre de réduire le risque de collisions d'astéroïdes avec la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...), ou d'envisager de possibles expéditions futures sur ces corps rocheux. "

Cette nouvelle capacité à sonder l'intérieur d'un astéroïde constitue une avancée significative, et pourrait permettre de lever le voile sur les nombreux secrets que renferment, aujourd'hui encore, ces mystérieux objets.

Notes

(1) Pour les besoins de cette étude, des mesures de luminosité effectuées, non seulement par le NTT, mais également par les télescopes suivants, ont été utilisées: le télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant...) de 1,5 m de l'Observatoire Palomar (Californie, Etats-Unis), l'Observatoire de Table Mountain (Californie, Etats-Unis), le télescope de 1,5 m de l'Observatoire Steward (Arizona, Etats-Unis), le télescope Bok de 2,25m de l'Observatoire Steward (Arizona, Etats-Unis), le télescope Liverpool de 2 m (La Palma, Espagne), le télescope Isaac Newton (Isaac Newton (4 janvier 1643 G – 31 mars 1727 G, ou 25 décembre...) de 2,5 m (La Palma, Espagne) et le télescope Hale de 5 m de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre...) qui équipe l'Observatoire Palomar (Californie, Etats-Unis).

(2) Les calculs ont montré que la densité interne varie de 1,75 à 2,85 grammes par centimètre (Un centimètre (symbole cm) vaut 10-2 = 0,01 mètre.) cube (En géométrie euclidienne, un cube est un prisme dont toutes les faces sont carrées....). Ces deux densités sont relatives aux deux zones distinctes qui constituent Itokawa.

(3) Pour illustrer simplement et approximativement l'effet YORP, considérons une hélice (Hélice est issu d'un mot grec helix signifiant « spirale ». Un objet en forme...): si un faisceau de lumière suffisamment intense tombait sur cette hélice, cette dernière entamerait une rotation sous l'effet d'un phénomène semblable.

(4) Stephen Lowry et ses collègues ont été les tous premiers à observer ce phénomène sur un astéroïde de petite taille noté 2000 PH5 (également baptisé 54509 YORP, voir eso0711). L'utilisation des instruments de l'ESO a également été déterminante dans cette étude antérieure.
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