Soumis à l’effet Yorp, les astéroïdes tournent de plus en plus vite et finissent par se briser. © Sergey Nivens, Adobe stock

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Les étoiles mourantes détruisent les astéroïdes grâce à leur seule lumière

ActualitéClassé sous :astéroïde , effet YORP , destruction d'un astéroïde

L'intense rayonnement lumineux dégagé par les étoiles lors de leur fin de vie fait tournoyer les astéroïdes jusqu'à ce qu'ils se brisent en fragments. Un phénomène appelé « effet Yorp ». C'est ce qu'il adviendra sans doute des astéroïdes de notre Système solaire lorsque le Soleil sera transformé en géante rouge.

Dans le classique jeu d'arcades Asteroids, le vaisseau spatial doit détruire les astéroïdes à l'aide d'un rayon laser. Lorsqu'il est touché, l'astéroïde se divise en deux blocs, lesquels peuvent à leur tour être détruits. Remplacez le rayon laser par la lumière d'une étoile, et vous obtenez ce qui se passe pour de vrai dans l'univers.

Deux chercheurs américains viennent de décrire avec précision ce scénario, dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Voici comment cela se passe. Lorsqu'une étoile arrive à court d'hydrogène, son carburant principal, elle se dilate jusqu'à devenir des centaines de fois plus grosse avant de s'effondrer en naine blanche. Durant cette phase de « géante rouge », sa luminosité est multipliée par 10.000 et son rayonnement est tellement intense qu'il est absorbé par les astéroïdes aux alentours. Cette énergie lumineuse est redistribuée à l'intérieur de l'astéroïde, créant un déséquilibre de couple entre la gravitation et la force centrifuge qui met l'astéroïde en rotation. D'abord très lente, la vitesse de rotation s'accélère de plus en plus jusqu'à atteindre une rotation complète toutes les deux heures (par comparaison la Terre met 24 heures à tourner sur elle-même). Ce phénomène est connu sous le nom d'effet Yorp, du nom de quatre scientifiques (Yarkovsky, O'Keefe, Radzievskii, Paddack) qui l'ont découvert.

Plus de 10 divisions successives

L'effet de couple devient alors tellement puissant que l'astéroïde finit par se briser en deux sous l'action de sa propre force centrifuge. Chaque morceau restant est ensuite soumis au même phénomène, jusqu'à ce qu'il n'en reste plus que des débris suffisamment petits pour ne pas être affectés. D'après les calculs des chercheurs, il peut se produire ainsi plus de 10 fissions successives. Au final, il ne reste plus que des débris métalliques, formant un disque de poussières autour de la naine blanche. « Plus d'un quart des naines blanches contiennent des débris métalliques observables provenant de la désintégration des astéroïdes », décrit Dimitri Veras, physicien à l'université de Warwick.

Une géante rouge dégage un rayonnement lumineux tellement puissant qu’il met en rotation les astéroïdes jusqu’à ce qu’ils se brisent en deux successivement. © Nasa

Un effet ultra-puissant qui s’étend jusqu’à 100 unités astronomiques de distance

Ce destin est celui qui attend notre propre ceinture d'astéroïdes, située entre Mars et Jupiter. Bien que tournant à une distance comprise entre 300 et 500 millions de kilomètres du Soleil, ils seront pourtant irrémédiablement pulvérisés par la lumière de ce dernier, lorsqu'il sera transformé en géante rouge dans 6 milliards d'années. Mais des astéroïdes encore plus lointains seront touchés. « L'effet Yorp peut briser des astéroïdes à des centaines d'UA (unités astronomiques), bien au-delà de Neptune ou Pluton, atteste Dimitri Veras. C'est un phénomène très violent et très rapide, de l'ordre d'un million d'années. Il devient quasi inexistant une fois que l'étoile est devenue une naine blanche ». Seuls seront épargnés les plus petits astéroïdes (entre 1 et 100 mètres de diamètre) et les très grandes planètes comme Jupiter dont la cohésion interne est suffisamment forte pour résister au couple infernal s'exerçant sur les objets.

L'effet Yorp a été observé à de rares occasions, comme pour l'astéroïde 2000 PH5 (Lire ci-dessous). Il pourrait aussi être à l'origine des « fausses comètes », comme dans le cas de l'astéroïde P/2010 A2 : l'accélération de sa rotation lui fait perdre une partie de sa surface qui s'étale derrière lui sous forme de queue.

  • Le rayonnement lumineux dégagé par les géantes rouges est suffisamment puissant pour les détruire.
  • Soumis à un puissant effet de couple, l’astéroïde se met à tourner de plus en plus vite sur lui-même jusqu’à ce qu’il se brise en deux sous l’action de sa propre force centrifuge.
  • Dans notre système solaire, ce phénomène appelé effet Yorp pourrait toucher des astéroïdes distants de 100 unités astronomiques.
Pour en savoir plus

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

Article de Laurent Sacco publié le 10/03/2007

AOn 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.

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 !

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