Images détaillées d'un astéroïde “os de chien” très particulier

Publié par Adrien le 10/09/2021 à 09:00
Source: ESO
Grâce au Very Large Telescope de l'Observatoire Européen Austral (VLT de l'ESO), une équipe d'astronomes a acquis les images les plus nettes et les plus détaillées à ce jour de l'astéroïde Kleopatra. Ces observations ont permis à l'équipe de contraindre la forme tridimensionnelle ainsi que la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) de cet astéroïde (Un astéroïde est un objet céleste dont les dimensions varient de quelques dizaines...) particulier, semblable à un os de chien (Le chien (Canis lupus familiaris) est un mammifère domestique de la famille des canidés,...), avec une précision inédite à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...). En outre, leurs travaux offrent des clés de compréhension de la formation de cet astéroïde ainsi que des deux lunes qui orbitent autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) de lui.


"Kleopatra est un corps véritablement unique dans notre système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le...)", précise Franck Marchis, astronome (Un astronome est un scientifique spécialisé dans l'étude de l'astronomie.) à l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) SETI de Mountain View (États-Unis) et au Laboratoire d'Astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche...) de Marseille (France), qui a dirigé une étude sur cet astéroïde doté de lunes et d'une forme inhabituelle, publiée ce jour au sein de la revue Astronomy & Astrophysics. "L'étude de cas particuliers tel celui de Kleopatra permet à la science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire...) de progresser. En outre, la compréhension de ce système complexe et multiple d'astéroïde peut aider à une meilleure connaissance de notre système solaire."

Kleopatra orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps...) autour du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...) depuis la ceinture d'astéroïdes située entre Mars et Jupiter. Les astronomes l'ont baptisé "astéroïde en forme d'os de chien" depuis que des observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) radar (Le radar est un système qui utilise les ondes radio pour détecter et déterminer la...) datant d'une vingtaine d'années ont révélé qu'il se composait de deux lobes reliés par un "cou (Le cou est la région du corps qui est située entre la tête et le reste du corps...)" volumineux. En 2008, Marchis et ses collègues ont découvert que Kleopatra était entouré de deux lunes, nommées AlexHelios et CleoSelene d'après les enfants de la célèbre reine d'Égypte.

Afin de mieux connaître Kleopatra, Marchis et son équipe ont utilisé des clichés de l'astéroïde acquis par l'instrument SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) sur le VLT de l'ESO, en différentes époques comprises entre l'an 2017 et l'an 2019. L'astéroïde étant animé d'un mouvement de rotation, ils furent en mesure de l'observer sous différents angles et de créer les modèles 3D les plus précis à ce jour de la forme qu'il arbore. Puis, ils ont contraint la forme en os de chien de l'astéroïde ainsi que son volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension...), et constaté que l'un des lobes qui le composent était de dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce...) supérieures à l'autre. Enfin, ils ont établi la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus...) de l'astéroïde à quelque 270 kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système...), ce qui représente la moitié environ de la longueur de la Manche.

Dans une seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...) étude, également parue au sein de la revue Astronomy & Astrophysics et dirigée par Miroslav Brož de l'Université Charles de Prague (L'Université Charles de Prague (en tchèque : Univerzita Karlova v Praze, en...) en République tchèque, l'équipe a détaillé la méthode employée pour déduire des observations de SPHERE les orbites exactes des deux lunes de Kleopatra. Des études antérieures avaient estimé la forme de ces orbites. Mais les nouvelles observations effectuées au moyen du VLT de l'ESO ont montré que les lunes ne se trouvaient pas aux emplacements suggérés par les anciennes données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...).

"Ce problème devait être résolu", affirme Brož. "Car si les orbites des lunes étaient erronées, le reste l'était également, la masse de Kleopatra notamment". Grâce aux nouvelles observations et à une modélisation poussée (En aérodynamique, la poussée est la force exercée par le déplacement de l'air...), l'équipe est parvenue à correctement décrire l'influence qu'exerce la gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) de Kleopatra sur les mouvements des deux lunes et à déterminer les orbites complexes d'AlexHelios et de CleoSelene. Ces résultats leur ont permis de déterminer la masse de l'astéroïde et de constater qu'elle était inférieure de 35 % aux estimations précédentes.

En combinant les nouvelles estimations de volume et de masse, les astronomes furent en mesure de déterminer la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...) réelle de l'astéroïde. La nouvelle valeur suggère une densité inférieure de plus de moitié à celle du fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le...), soit bien moindre que celle issue des estimations antérieures (1). La faible densité de Kleopatra, de composition vraisemblablement métallique, suggère que l'astéroïde est doté d'une structure poreuse et pourrait être un peu plus qu'un simple "amas de gravats". Cela signifie qu'il s'est probablement formé par accrétion (L'accrétion désigne en astrophysique, en géologie et en météorologie l'accroissement par...) de matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) éjectés lors d'un impact géant.

La structure empilée de Kleopatra et sa rotation intrinsèque suggèrent en outre un possible scénario de formation de ses deux lunes. La vitesse (On distingue :) de rotation de l'astéroïde est proche d'un seuil quasi critique, au-delà duquel il commencerait à se désagréger. Même de petits impacts sont susceptibles d'altérer sa surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...). Marchis et son équipe pensent ainsi que de petits cailloux issus de la surface de l'astéroïde sont peut-être à l'origine d'AlexHelios et CleoSelene, ce qui impliquerait que Kleopatra a véritablement donné naissance à ses propres lunes.

L'acquisition (En général l'acquisition est l'action qui consiste à obtenir une information ou à acquérir un...) des nouvelles images de Kleopatra et la capture (Une capture, dans le domaine de l'astronautique, est un processus par lequel un objet céleste, qui...) des informations qu'elles renferment ont été permises par l'utilisation de l'un des systèmes avancés d'optique adaptative (L'optique adaptative est une technique qui permet de corriger en temps réel les déformations...) installé sur le VLT de l'ESO, qui opère depuis le désert (Le mot désert désigne aujourd’hui une zone stérile ou peu propice à la...) d'Atacama au Chili. L'optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement...) adaptative permet de corriger les distorsions générées par l'atmosphère terrestre (L'atmosphère terrestre est l'enveloppe gazeuse entourant la Terre solide. L'air sec se compose...), qui font paraître les objets flous - ce même effet se traduit par le scintillement des étoiles observées depuis la surface de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...). Grâce à ces corrections, l'instrument SPHERE fut en mesure d'imager Kleopatra - distant de plus de 200 millions de kilomètres de la Terre - bien que sa taille apparente dans le ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) avoisine celle d'une balle de golf située à une quarantaine (La quarantaine (venant de l'italien : quaranta giorni, qui signifie 40 jours, ou bien du...) de kilomètres.

Doté de systèmes d'optique adaptative avancés, l'Extremely Large Telescope (ELT) de l'ESO constituera l'outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son...) d'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui...) idéal (En mathématiques, un idéal est une structure algébrique définie dans un anneau....) pour les astéroïdes lointains tel Kleopatra. "J'ai hâte de pointer l'ELT en direction de Kleopatra, de voir s'il est entouré d'autres lunes et d'affiner leurs orbites respectives afin de détecter d'infimes changements", conclut Marchis.

Notes:
(1) La valeur de densité nouvellement calculée s'établit à 3,4 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....). Auparavant, la densité moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de...) de Kleopatra était estimée à 4,5 grammes par centimètre cube.
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