Les deux jets de poussière jaillissant de l’astéroïde Gault photographiés par le télescope spatial Hubble. © Nasa, ESA, K. Meech et J. Kleyna (University of Hawaii), O. Hainaut (ESO)

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Surprise : l'astéroïde Gault change de couleur en se désintégrant

ActualitéClassé sous :astéroïde , Hubble , observatoire Keck

L'astéroïde 6478 Gault semblait dégazer et se fragmenter à l'instar d'une comète dans la Ceinture d'astéroïde, mais un examen plus poussé a montré qu'il s'agissait d'un corps essentiellement rocheux et très sec. Son changement de couleur observé semble provenir de l'éjection de la poussière à sa surface sous l'effet d'une rotation produite par la lumière du Soleil.

Presqu'à l'égal des comètes, les astéroïdes fascinent les astronomes amateurs qui rêvent d'avoir leur nom associé à la découverte de l'un d'entre eux. Les professionnels ne sont pas en reste car ils savent que leurs distributions dans le Système solaire, que ce soit au niveau de la Ceinture principale d’astéroïdes ou celle de Kuiper, renseignent sur son histoire passée. Mais les planétologues et les spécialistes de la cosmogonie veulent aller et vont encore plus loin que faire des observations concernant la mécanique céleste de ces objets.

Ils veulent connaître leurs compositions car ils savent que la cosmochimie qui leur est associée permet un autre type de mémoire de la formation du Système solaire. Leurs spectres sont donc étudiés depuis des observatoires au sol ; en partie et dans le même but, des missions spatiales sont organisées pour les observer de plus près et même, comme tout récemment avec la mission Hayabusa 2, pour en ramener directement des échantillons sur Terre. Dans tous les cas, les informations collectées sont comparées avec celles obtenues à partir de l'étude des minéraux et des isotopes présents dans les météorites.

Il y a plusieurs mois (voir l'article Futura ci-dessous), le télescope terrestre automatisé Atlas (Asteroid Terrestrial Impact System) à Hawaï donnait l'alerte début janvier 2019 sur le curieux comportement de l'astéroïde 6478 Gault. D'une taille d'environ 3,7 km, il avait été découvert en 1988 à l'Observatoire du Mont Palomar par les célèbres époux Carolyn et Eugene Shoemaker. Il fait partie de la famille d'astéroïdes de Phocée dans la célèbre Ceinture principale d'astéroïde.

Une simulation montrant l'orbite de 6478 Gault. © HubbleESA

Observé de plus près grâce au regard de Hubble, 6478 Gault était apparemment en train de dégazer comme le ferait une comète en produisant plusieurs jets de matière dont le plus long s'étend sur plus de 800.000 kilomètres avec une largeur de quelque 4.800 kilomètres.

La frontière est parfois mince entre astéroïdes et comètes car les premiers sont parfois des exemples des seconds en fin de vie -- si l'on peut dire -- avec un reste rocheux encore plus ou moins riche en glace. On pense également que certains membres des astéroïdes de la famille des centaures sont en réalité des comètes temporairement piégées entre Jupiter et Saturne. Loin du Soleil, ils ne seraient pas en mesure de produire une queue cométaire.

Un astéroïde déstabilisé par l'effet Yorp

Mais comme l'explique un article publié dans Astrophysical Journal Letters par une équipe internationale de chercheurs, il semble que cette hypothèse soit à rejeter, tout comme l'a été celle que la production des jets de matière soit due à une collision entre 6478 Gault et un autre petit corps céleste.

Cette fois-ci, c'est le regard infrarouge bien terrestre de l'Infrared Telescope Facility (IRTF) au sommet du Mauna Kea qui a été sollicité. Les spectres qui ont été obtenus ont montré une rapide évolution de l'astéroïde passant d'une couleur rougeâtre vers une couleur ayant une composante bleue plus importante et surtout des longueurs d'ondes montrant que la surface de l'astéroïde était celle d'un objet silicaté rocheux, très pauvre en eau ; cela exclut l'hypothèse d'une comète dormante et indique que les jets de matière sont en fait constitués de poussière silicatée.

Un mécanisme différent de celui du dégazage des comètes doit donc être invoqué pour en rendre compte et les chercheurs pensent qu'il s'agit de l'effet Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack ou effet YORP. Il se produit parce que les deux faces, diurne et nocturne, d'un astéroïde ne sont pas à la même température, du fait de la chaleur du Soleil. La face plus chaude émet plus de lumière que la face plus froide et comme la lumière émet de la quantité de mouvement, un couple apparait qui fait tourner l'astéroïde de plus en plus vite.

Quand sa rotation est suffisamment rapide, cela entraînerait le départ de la couche de poussière ayant subi l'érosion spatiale, laquelle a fait rougir la surface constituée de cette poussière. On verrait alors les roches sous-jacentes dont le spectre est plus « bleu ».

Il reste à confirmer cette hypothèse en montrant, et c'est la première étape, que l'objet est bien en rotation. En dressant une courbe de lumière, celle-ci devrait varier avec le temps et en fonction de la périodicité de la rotation pour un corps irrégulier, comme doit l'être un objet de quelques kilomètres seulement.

  • Le télescope Hubble permet d'observer des astéroïdes dont l'activité ressemble de prime abord à celle d'une comète.
  • On pense que les jets de matière et les débris observés sont en fait éjectés de ces astéroïdes dont certains se fragmentent sous l'effet de la force centrifuge produite par leur rotation.
  • Cela laisse penser également que ces rotations sont le produit de l'effet YORP, un couple exercé par des flux de lumière différents, du fait de températures disparates, produits par l'éclairement du Soleil à la surface de ces corps.
Pour en savoir plus

Hubble observe un astéroïde en train de se désintégrer

Article de Xavier Demeersman publié le 29/03/2019

L'astéroïde Gault a été surpris en flagrant délit d'activité, phénomène rarement observé pour ce type de corps céleste. Mais que lui est-il arrivé ? Hubble et d'autres télescopes terrestres ont mené l'enquête.

Alertés par les signes d'activités repérés en premier lieu par le télescope terrestre Atlas (Asteroid Terrestrial Impact System) à Hawaï début janvier 2019, les astronomes ont bondi sur l'occasion pour étudier cet évènement et sollicité dans la foulée du temps d'observation avec Hubble afin de caractériser les deux longues queues de débris. Ce n'est pas tous les jours en effet que l'on peut voir un astéroïde s'épancher de la sorte. Et l'avantage, dans un cas comme celui-ci, est que ces jets ouvrent une fenêtre sur sa composition sans qu'il soit besoin d'y aller, comme le fait remarquer Olivier Hainaut, chercheur à l'ESO« Nous avons juste à regarder l'image des queues diffuses et nous pouvons voir tous les grains de poussière triés par taille, explique-t-il. Tous les gros grains [approximativement de la taille de grains de sable, précise la Nasa] sont proches de l'objet et les plus petits grains [de la taille des grains de farine] sont les plus éloignés car poussés plus rapidement par la pression du soleil ».

Le jet de poussière le plus long s’étend sur plus de 800.000 kilomètres. Sa largeur est de quelque 4.800 kilomètres. Le plus petit a une longueur estimée à 200.000 kilomètres. L’astéroïde aurait commencé à se déliter il y a 100 millions d’années. © Nasa, ESA, K. Meech and J. Kleyna (University of Hawaii), O. Hainaut (ESO)

Qu’est-il arrivé à cet astéroïde ?

En tout cas, visiblement, 6478 Gault (c'est son nom) n'a pas été victime d'une collision. Les chercheurs qui ont examiné les images minutieusement n'en ont trouvé aucune trace. Pour eux, l'astéroïde de quatre kilomètres se délite peu à peu, victime de sa rotation rapide. Pourquoi ? La force centrifuge serait en passe de l'emporter sur la cohésion de l'ensemble. Et pour les auteurs de l'étude à paraître dans The Astrophysical Journal Letters, tout désigne l'effet Yorp (effet Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack) comme coupable. La lumière infrarouge du Soleil qui le réchauffe augmente progressivement sa période de rotation. Il est « juste à la limite de deux heures » souligne Jan Kleyna, de l'université d'Hawaï, qui a participé à l'enquête. L'équipe estime que ces derniers mois, l'astéroïde s'est délesté d'assez de matière pour former une sphère de 150 mètres de matière.

Avec la participation de plusieurs observatoires terrestres qui n'ont pas manqué de sauter sur l'occasion pour suivre l'évolution de l'activité de Gault, les astronomes ont inféré que le premier jet de particules a été émis autour du 28 octobre 2018. Et le second, vers le 30 décembre. Leur analyse suggère que cela s'est produit par « petites rafales pouvant durer de quelques heures à quelques jours », révèle la Nasa. Les mesures indiquent que le plus long jet s'étend sur quelque 800.000 kilomètres et le plus petit sur environ 200.000.

Les astronomes restent aux aguets pour ne pas perdre une miette des prochains sursauts d'activité de Gault et aussi pour d'autres, connus (ils ne sont qu'une dizaine à ce jour) ou méconnus.


L'astéroïde P/2013 R3 se désagrège devant l'œil de Hubble

Article de Xavier Demeersman publié le 13 mars 2014

Un astéroïde découvert le 15 septembre 2013 arborant les attributs d'une comète a été suivi par Hubble durant plus de trois mois. Les scientifiques ont observé un corps se désagréger progressivement en une dizaine de gros morceaux. L'enveloppe de tout petits débris entourant ces gros fragments possède une masse estimée à 200.000 tonnes. L'effet Yorp est la piste privilégiée pour expliquer sa lente fragmentation débutée il y a vraisemblablement plus d'un an.

Au fil des semaines, l'astéroïde P/2013 R3 apparaît de plus en plus fragmenté. Les images capturées par la caméra grand champ WFC3 du télescope spatial Hubble montrent dix morceaux essaimant de longues traînées de poussières. Les quatre plus grands mesurent environ 180 m de diamètre. © Nasa, Esa, D. Jewitt (UCLA)

Traquant les astéroïdes et comètes en circulation dans notre système solaire, les programmes Catalina Sky Survey et Pan-Starrs ont épinglé le 15 septembre 2013 un petit corps céleste d'allure inhabituelle. Nommé P/2013 R3, il fut débusqué dans le vaste domaine de la ceinture d’astéroïdes, sur son orbite qui le sépare en moyenne de 480 millions de kilomètres de notre étoile. Apparaissant flou, il a été identifié comme un astéroïde de type carboné (type C), comme nombre de ses semblables dans cette région. Son comportement puis la fragmentation observée au cours des semaines qui ont suivi sa découverte ont attiré l'attention des chercheurs spécialisés.

Moins de deux semaines après la première observation, une équipe scientifique emmenée par David Jewitt (UCLA, États-Unis) obtenait des images avec l'un des télescopes géants (dix mètres de diamètre) de l'observatoire Keck à Hawaï. À leur grande surprise, le corps céleste nimbé d'un halo de poussières aussi grand que la Terre -- rappelant en cela l'atmosphère ou coma des comètes -- apparaissait cette fois fragmenté en trois gros morceaux. « Keck nous a montré que cette chose serait intéressante à regarder avec Hubble », raconte David Jewitt. Et en effet, dès le 29 octobre, l'acuité visuelle du télescope spatial leur a permis de distinguer pas moins de dix fragments prolongés chacun par une longue queue de poussières. La taille des quatre plus gros atteignait approximativement 180 m de longueur. Les chercheurs partagent leurs résultats dans un article déposé sur arxiv.

Cette illustration reprend le scénario le plus probable retenu par l'équipe de David Jewitt pour expliquer la fragmentation de l’astéroïde P/2013 R3 (200.000 tonnes). Le rayonnement solaire aurait progressivement accéléré sa rotation jusqu'à ce que l'agrégat de roches, âgé de plusieurs milliards d'années, se brise en morceaux comme l'a observé Hubble. © Nasa, Esa, D. Jewitt (UCLA), A. Feild (STScI)

Un astéroïde sous influence

Depuis le début de l'année 2013, l'astéroïde poursuit lentement mais sûrement sa désagrégation. Se dispersant à une vitesse moyenne de 1,6 km/h (soit une vitesse inférieure à celle d'un marcheur), les morceaux apparaissent de plus en plus nombreux sur les dernières images collectées. Pour expliquer la fragmentation de P/2013 R3, les astronomes excluent l'hypothèse des collisions avec un autre astéroïde. Soudaines et brutales, celles-ci ont des conséquences visibles sur la vélocité. Évoluant dans un milieu froid, bien au-delà de la limite de glace, les scientifiques ont également abandonné l'idée d'une sublimation de l'eau gelée qu'il pouvait contenir.

In fine, l'enquête privilégie davantage un certain « effet Yorp » comme principal responsable de la rupture de la cohésion du corps cosmique âgé de plusieurs milliards d'années. Un processus qui rappellera aux lecteurs le cas de P/2013 P5, un étrange astéroïde à six queues de poussières également étudié avec Hubble à la demande de David Jewitt, peu de temps après sa découverte le 27 août 2013. La pression du rayonnement solaire, aussi faible soit-elle, aurait dans les deux cas modifié leur destin en augmentant progressivement leur vitesse de rotation. Parce que la structure interne de P/2013 R3 était trop lâche pour résister à la force centrifuge, celui-ci est en plein éparpillement... Il s'agit d'une rare démonstration observée directement de l'effet Yorp.

Expulsés, les débris de l'astéroïde sont désormais voués à l'errance. Gageons que certains iront s'abîmer dans le Soleil, tandis que d'autres pourraient, un jour, s'échouer à la surface de la Terre ou d'une autre planète.

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