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Les astronomes étudient les astéroïdes depuis plusieurs décennies, et l’amélioration de la précision des instruments d’observation a permis d’obtenir des données toujours plus détaillées sur ces corps célestes. Toutefois, certains astéroïdes présentent encore des caractéristiques qui surprennent les scientifiques. C’est notamment le cas de 6478 Gault qui, en plus de posséder une double-queue de poussière, change également de couleur.

En décembre dernier, des astrophysiciens ont découvert un astéroïde actif dans la ceinture d’astéroïdes, cerné entre les orbites de Mars et de Jupiter. La roche spatiale, désignée par les astronomes sous le nom de 6478 Gault, semblait laisser deux traces de poussière dans son sillage — un comportement actif associé aux comètes mais rarement observé chez les astéroïdes.

Alors que les astronomes sont toujours perplexes sur la cause de ce sillage d’apparence cométaire, une équipe dirigée par le MIT a annoncé qu’elle avait observé l’astéroïde en train de changer de couleur, dans le spectre proche infrarouge, du rouge au bleu. C’est la première fois que des astrophysiciens observent un astéroïde à couleur changeante, en temps réel. Les résultats ont été publiés dans la revue The Astronomical Journal.

« C’était une très grosse surprise » déclare Michael Marsset, du Département des sciences de la Terre, de l’atmosphère et des planètes du MIT. « Nous pensons avoir vu l’astéroïde perdre sa poussière rougeâtre dans l’espace, et nous voyons les couches bleues sous-jacentes et fraîches de l’astéroïde ».

Un mécanisme non-cométaire à l’origine du sillage

Marsset et ses collègues ont également confirmé que l’astéroïde est rocheux — preuve que la queue de l’astéroïde, bien qu’apparemment semblable à une comète, est causée par un mécanisme totalement différent, car les comètes ne sont pas rocheuses, mais ressemblent davantage à des boules de neige constituées de glace et de poussière.

« C’est la première fois à ma connaissance que nous voyons un corps rocheux émettre de la poussière, un peu comme une comète. Cela signifie que ce mécanisme responsable de l’émission de poussière est probablement différent des comètes et de la plupart des autres astéroïdes actifs de la ceinture principale » explique Marsset.

Un astéroïde possédant deux queues de poussière

Les astronomes ont découvert 6478 Gault en 1988 et l’ont baptisé du nom de Donald Gault, géologue planétaire. Jusqu’à récemment, la roche spatiale était considérée comme relativement moyenne, mesurant environ 4 km de large et gravitant avec des millions d’autres morceaux de roche et de poussière dans la région intérieure de la ceinture d’astéroïdes, à 214 millions de kilomètres du Soleil.

En janvier, des images de divers observatoires, notamment du télescope spatial Hubble de la NASA, ont capturé deux queues étroites en forme de comète à la traîne de l’astéroïde. Les astronomes estiment que la queue la plus longue s’étire sur un demi-million de kilomètres, alors que la queue la plus courte mesure environ le quart de cette longueur.

queues poussiere

L’astéroïde Gault laisse deux traînées de poussière dans son sillage, à l’image des queues cométaires. Cependant, le mécanisme qui en est à l’origine est différent de celui des comètes. Crédits : NASA/ESA/K. Meech and J. Kleyna, O. Hainaut

Les queues, ont-ils conclu, doivent consister en des dizaines de millions de kilogrammes de poussière, activement éjectés par l’astéroïde, dans l’espace. Mais comment ? La question a suscité un regain d’intérêt pour Gault, et des études menées depuis ont mis au jour des cas passés d’activités similaires de l’astéroïde. « Nous connaissons environ un million de corps entre Mars et Jupiter, et peut-être une vingtaine sont actifs dans la ceinture d’astéroïdes. Alors c’est un phénomène très rare » indique Marsset.

Une composition et une dynamique différentes de celles d’une comète

Ses collègues et lui ont commencé les recherches sur la dynamique de Gault en mars, lorsqu’ils ont obtenu du temps d’observation au centre de télescope infrarouge (IRTF) de la NASA, à Mauna Kea (Hawaï). Pendant deux nuits, ils ont observé l’astéroïde et ont utilisé un spectrographe de haute précision pour diviser la lumière incidente de l’astéroïde en différentes fréquences, ou couleurs, dont les intensités relatives peuvent donner aux astrophysiciens une idée de la composition d’un objet.

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À partir de leur analyse, l’équipe a déterminé que la surface de l’astéroïde est composée principalement de silicate, un matériau sec et rocheux semblable à la plupart des autres astéroïdes et, plus important encore, pas du tout comme la plupart des comètes.

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Les comètes proviennent généralement des bords beaucoup plus froids du Système solaire. Lorsqu’elles s’approchent du Soleil, toute la glace de surface se sublime ou se vaporise instantanément, créant ainsi la queue caractéristique de la comète. Depuis que l’équipe de Marsset a découvert que 6478 Gault est un corps sec et rocheux, cela signifie probablement qu’il génère des résidus par un autre mécanisme actif.

Un changement de couleurs dû à une rotation rapide

Lorsque l’équipe a observé l’astéroïde, elle a découvert, à sa grande surprise, que la roche changeait de couleur dans le proche infrarouge, passant du rouge au bleu. « Nous n’avons jamais vu un changement aussi spectaculaire de ce type en si peu de temps » déclare Francesca DeMeo.

Les auteurs proposent qu’il s’agit probablement la poussière de surface de l’astéroïde, devenue rouge au cours de millions d’années d’exposition au Soleil, éjectée dans l’espace, révélant une surface fraîche moins irradiée dessous, qui apparaît en bleu à des longueurs d’onde proches de l’infrarouge. « Il est intéressant de noter que vous n’avez besoin que d’une très fine couche pour pouvoir modifier le spectre. Cela pourrait être aussi fin qu’une simple couche de grains de quelques microns de profondeur » explique DeMeo.

L’équipe et les autres groupes qui étudient 6478 Gault estiment que la raison de ce changement de couleur et l’activité ressemblant à une comète de l’astéroïde sont probablement dues au même mécanisme : une rotation rapide. L’astéroïde peut pivoter suffisamment rapidement pour éliminer les couches de poussière de sa surface, par simple force centrifuge. Les chercheurs estiment qu’il faudrait une période de rotation d’environ deux heures.

L’effet YORP responsable de la rotation rapide de Gault

« Environ 10% des astéroïdes tournent très vite, ce qui signifie une période de rotation de deux à trois heures, probablement en raison de l’effet du Soleil » indique Marsset. Ce phénomène de rotation est appelé effet YORP (ou effet Yarkovsky-O’Keefe-Radzievskii-Paddack, du nom des scientifiques qui l’ont découvert), et fait référence à l’effet du rayonnement solaire, ou photons, sur de petits corps proches.

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L’effet YORP peut modifier la vitesse de rotation d’un astéroïde ainsi que sa trajectoire. Crédits : D. Lauretta

Alors que les astéroïdes réfléchissent la majeure partie de ce rayonnement dans l’espace, une fraction de ces photons est absorbée puis réémise sous forme de chaleur et de quantité de mouvement, ce qui crée une petite force qui, en des millions d’années, peut faire pivoter l’astéroïde plus rapidement.

Les astronomes ont déjà observé l’effet YORP sur une poignée d’astéroïdes. Pour confirmer qu’un effet similaire agit sur 6478 Gault, les chercheurs devront détecter sa rotation à travers des courbes de lumière — des mesures de la luminosité de l’astéroïde au fil du temps. Le défi sera de voir à travers la queue de poussière considérable de l’astéroïde, ce qui peut masquer des parties clés de la lumière de l’astéroïde.

Sources : The Astronomical Journal (12)

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