Communiqué de presse

Anatomie d'un astéroïde

5 février 2014

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 Itokawa. Découvrir ce qui se cache sous la surface 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, et donc sur la formation des planètes.

C'est en utilisant des observations au sol d'une grande précision que Stephen Lowry (Université de Kent, Royaum-Uni) et ses collègues ont mesuré la vitesse de rotation de l'astéroïde géocroiseur (25143) Itokawa ainsi que les variations de cette vitesse au fil du temps. Ils ont combiné ces informations sensibles avec les résultats de travaux théoriques sur l'émission de chaleur par les astéroïdes.

Cet astéroïde de petite taille est un curieux objet doté d'une forme étrange, semblable à celle d'une cacahuète, d'après les images transmises par la sonde japonaise Hayabusa en 2005. Afin de sonder sa structure interne, 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 au cours de sa rotation a permis de déterminer avec précision la période de rotation 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 [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 en provenance du Soleil. Ce phénomène, baptisé effet Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack (YORP), se produit lorsque la lumière 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 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 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 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, 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 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 de 2,5 m (La Palma, Espagne) et le télescope Hale de 5 m de diamètre 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 cube. Ces deux densités sont relatives aux deux zones distinctes qui constituent Itokawa.

[3] Pour illustrer simplement et approximativement l'effet YORP, considérons une hélice : 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.

Plus d'informations

Ce travail de recherche a fait l'objet d'un article intitulé "The Internal Structure of Asteroid (25143) Itokawa as Revealed by Detection of YORP Spin-up", par Lowry et al., à paraître dans la revue Astronomy & Astrophysics.

L'équipe est constituée de S.C Lowry (Centre dédié à l'Astrophysique et à la Planétologie, Ecole des Sciences Physiques (SEPnet), Université de Kent, Royaume-Uni), P.R. Weissman (Jet Propulsion Laboratory, Institut de Technologie de Californie, Pasadena, Etats-Unis [JPL]), S.R. Duddy (Centre dédié à l'Astrophysique et à la Planétologie, Ecole des Sciences Physiques (SEPnet), Université de Kent, Royaume-Uni), B.Rozitis (Sciences Planétaires et Spatiales, Département des Sciences Physiques, Université Libre, Milton Keynes, Royaume-Uni), A. Fitzsimmons (Centre de Recherche en Astrophysique, Université de Belfast, Belfast, Royaume-Uni), S.F. Green (Sciences Planétaires et Spatiales, Département des Sciences Physiques, Université Libre, Milton Keynes, Royaume-Uni), M.D. Hicks (Jet Propulsion Laboratory, Institut de Technologie de Californie, Pasadena, Etats-Unis), C. Snodgrass (Institut Max Planck de Recherche sur le Système Solaire, Katlenburg-Lindau, Allemagne), S.D. Wolters (JPL), S.R. Chesley (JPL), J. Pittichová (JPL) et P. van Oers (Ensemble de Télescopes Isaac Newton, Iles Canaries, Espagne).

L'ESO est la première organisation intergouvernementale pour l'astronomie en Europe et l'observatoire astronomique le plus productif au monde. L'ESO est soutenu par 15 pays : l'Allemagne, l'Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l'Espagne, la Finlande, la France, l'Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L'ESO conduit d'ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l'astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d'importantes découvertes scientifiques. L'ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l'organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L'ESO gère trois sites d'observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l'observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l'infrarouge. C'est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L'ESO est le partenaire européen d'ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L'ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d'un télescope européen géant (E-ELT pour European Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L'E-ELT sera « l'œil le plus grand au monde tourné vers le ciel ». 

Liens

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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l'ESO eso1405.