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Quand la lumière accélère la rotation des astéroïdes : l'effet Yarkovsky !

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On l'avait déjà observé par des mesures radars avec l'astéroïde 6489 "Golevka", l'effet Yarkovsky vient d'être directement mis en évidence, avec des télescopes optiques cette fois, dans le cas de l'astéroïde 2000 PH5 ! La confirmation de cet effet sur un petit corps céleste proche de la Terre devrait aider à prévoir les risques présentés par les géocroiseurs.

images reconstruites en 3D de 2000 PH5 à partir d'échos radar ( Crédit : ESO).

Découvert il y a 7 ans, l'astéroïde 2000 PH5 est de petite taille, seulement 114 m, mais il tourne si rapidement sur lui-même qu'un "jour" sur lui ne dure que 12 minutes ! Il n'a pas fallut longtemps aux astronomes pour réaliser qu'ils tenaient là un candidat idéal pour vérifier une théorie datant du tout début du XX ième siècle.

Les observations

Pendant plus de quatre ans Stephen Lowry, Alan Fitzsimmons et leurs collègues ont surveillé très attentivement les variations de luminosité et de trajectoire de 2000 PH5. Plusieurs télescopes de part le monde ont été mis à contribution , le VLT de l'ESO, Calar Alto en Espagne, Hawaï etc... Parallèlement, Patrick Taylor et Jean-Luc Margot de l'Université Cornell se sont servis des radiotélescopes d'Arecibo à Puerto Rico, et de Goldstone en Californie, pour reconstruire précisément la forme de 2000 PH5. Les mesures ont donné exactement ce qu'ils attendaient, la vitesse de rotation sur lui-même de l'astéroïde ne cesse de s'accélérer, comme on peut le voir sur le schéma ci-dessous.

Accélération de la rotation de 2000 PH5 en raison de l'Effet Yarkovsky ( Crédit :ESO).

Ils était partis à la recherche de l'effet Yarkovsky et l'avaient trouvé !

Mais qu'est-ce que cet effet ?

Déjà il faut savoir que la lumière, tout comme la matière en mouvement, possède une impulsion. Ce qui veut dire que lorsqu'un corps reçoit ou émet de la lumière, cela peut le mettre en mouvement. L'effet est très faible, bien sûr, mais néanmoins il existe. Si donc on considère un corps céleste, et en rotation, éclairé par le Soleil, son sol sera plus chaud en fin de "journée" qu'en début de "matinée". La quantité de lumière émise ne sera pas la même partout à sa surface et le calcul montre que sa rotation peut alors être lentement, mais sûrement, accélérée.

Effet Yarkovsky (Crédit : Charles A. Breiterman).


C'est en fait à proprement parler l'effet Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack ou effet YORP. Le terme effet YarkovsKy désignant l'influence générale sur le mouvement d'un petit corps céleste de la quantité de lumière émise par sa surface avec des différences de températures.

En étudiant la réflectivité et la forme de 2000 PH5, l'équipe d'astronomes a pu construire un modèle informatique intégrant l'effet YORP. L'évolution de la vitesse de rotation a été exactement ce à quoi ils s'attendaient, validant ainsi leur modèle.

En utilisant celui-ci, ils ont arrivés à la conclusion que, dans 35 millions d'années, ce n'est pas en douze minutes mais en 20 secondes que l'astéroïde tournera sur lui-même ! Cette vitesse est critique pour un tel objet, il pourrait alors se fragmenter en deux parties sous l'action de sa propre force centrifuge ! C'est une bonne façon d'expliquer les cas d'astéroïdes en couple.

Plus généralement, sur de longues périodes, des conséquences de l'effet Yarkovsky devraient se faire sentir sur l'orbite même de l'astéroïde. Appliqué à d'autres corps, de tailles similaires et orbitant entre Mars et Jupiter, il pourrait même les transformer en géocroiseurs !