La Ceinture des astéroïdes

Le programme de veille du Spacewatch (V)

Ainsi que je l'explique dans la page consacrée aux Histoires d'impacts, le risque de collision avec un NEO est un risque potentiel qu'il ne faut certainement pas négliger. Il suffit de se rappeler les impacts survenus durant le XXeme siècle pour considérer que ce risque est bien réel, l'impact avec un corps céleste pouvant dévaster des centaines de kilomètres carrés en une fraction de seconde. Pour l'heure ces impacts se sont produits dans des régions heureusement inhabités.

Parmi les NEO qui traverseront l'orbite terrestre dans les 300 prochaines années une attention toute particulière est portée sur la région opposée au Soleil où leur brillance est suffisante pour qu'on puisse les détecter près du périhélie avec de petits télescopes et se préparer suffisamment tôt pour planifier une action.

Sur papier la méthode de surveillance est relativement simple mais étant donné la faible magnitude de ces astres et l'inaccessibilité de la zone du ciel où brille le Soleil, cette veille permanente exige des techniques sophistiquées. En rapportant les coordonnées successivent des NEO dans un système géocentrique on peut facilement estimer la distribution des objets potentiellement dangereux et la fréquence de leurs apparitions près de la Terre. On sait par exemple que la plupart des astéroïdes, à l'instar des grands prédateurs, effectuent plusieurs "survols" rapprochés avant de fondre sur leur proie, la Terre. Ainsi un NEO dont on est certain qu'il suit une orbite de collision avec la Terre nous frôlera environ 3 fois à une distance inférieure à 2 rayons terrestres avant l'impact. De telles rencontres tendent à dévier le vecteur vitesse de l'objet suite à l'effet gravitationnel sans affecter sa vitesse relative par rapport à la Terre, rendant sa direction d'approche tout à fait aléatoire. Pour un Aten, le rythme est différent et nous devrions observer au moins une rencontre rapprochée avant que son orbite ne se rétrécice sous 1 UA. 

Déplacement des NEO par rapport à la Terre

A gauche, les trajectoire de quelques NEO en orbite de quasi-collision (nearmiss) avec la Terre. La Terre se trouve aux coordonnées (X,Y)=(0,0). Les pointillés indiquent une direction de 30° de part et d'autres du Soleil, zone dans laquelle la détection est rendue très difficile. Le trait plein représente l'approche final de l'astéroïde 1991BA à une distance de 0.0011 UA le 6 juillet 2843. Les tirets concernent l'approche final de l'astéroïde 4660 à 0.0089 UA le 13 janvier 3269. Les points et tirets la trajectoire de l'astéroïde 1989VB le 1 novembre 4096 à 0.0093 UA. Les cercles, les triangles et les carrés indiquent les positions des astres respectivement 10 et 5 jours avant la distance minimale et 5 jours après. A droite, le tableau géocentrique met en évidence le délai de préavis en fonction de la distance des NEO à la Terre. Sous 1 UA le temps restant avant une collision est inférieur à deux semaines. Documents LLNL.

Si l'astéroïde approche lentement à 12 km/s, plus de deux fois inférieure à celle de la Terre sur son orbite, l'objet pourra apparaître de n'importe quelle direction et nous surprendre. A l'inverse, si sa vitesse relative est supérieure à celle de la Terre, en vertu des lois de Kepler il suivra nécessairement une orbite hyperbolique autour du Soleil. Notre avantage est de pouvoir déterminer l'angle d'approche du NEO (q dans le graphe présenté ci-dessus à droite) en fonction de sa vitesse et de celle de la Terre et nous préparer quelques semaines à l'avance.

Grâce à une technologie de pointe le rythme des découvertes s'accélère chaque année. Tom Gehrels et son équipe du Space Science Building de l'Université d'Arizona exploitent depuis 1981 des systèmes de détections automatiques dans le cadre du programme Spacewatch. Son équipe participe également au programme NEO de la NASA en collaboration avec le Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) et plusieurs universités dont le Caltech.

Ces professionnels qui font souvent appel à de jeunes chercheurs utilisent actuellement plusieurs télescopes dont le Keck situé sur le sommet du Maunea Kea à Hawaii, le télescope newtonien de 0.9 m de l'Observatoire Steward attaché à l'université ainsi qu'un télescope altazimutal de 1.80 m opérationnel peu après 2001.  

D'ores et déjà l'usage de caméras CCD à haute définition (la résolution varie entre 2 et 12 kilopixels) permet de photographier et de déduire les positions astrométriques d'environ 70000 astéroïdes chaque année y compris celles de dizaines de NEO et NEA.  Jusqu'à présent, en utilisant la photographie traditionnelle à longues poses, il fallait presque un siècle pour détecter les 1700 plus grands astéroïdes et comètes potentiellement dangereux. Le gain atteint un facteur 4000 ! 

La veille cosmique

A gauche, grâce au programme Spacewatch le nombre d'astéroïdes détecté à ce jour n'a cessé d'augmenter. En moyenne on en détecte plus de 40000 par an. Leur nombre a pratiquement décuplé en 10 ans de veille. A droite la chambre de Schmidt de 1.26m (48") du Caltech, rebaptisée télescope Oschin, dédié à la surveillance des NEO. Ce télescope permit égalemrnt de découvrir Quaoar et Sedna.

Bien que le Spacewatch ait pour vocation de rechercher tous les NEO ayant plus de 1 km de diamètre, potentiellement dangereux pour la Terre, il peut se venter d'avoir à son actif quelques découvertes spectaculaires, tel 1991 VG un objet de 8 m de diamètre ou 1994 XM1 qui ne dépasse pas 10 m de longueur. Tous deux croisent l'orbite de la Terre et ne s'éloignent pas à plus de 3 UA.

Pourtant photographié avec le télescope Keck de 10 m d'ouverture... ce KBO s'extrait à peine du bruit du CCD.

En pratique les images des caméras CCD sont comparées numériquement par ordinateur, ce qui permet aujourd'hui de détecter entre 200 et 600 objets chaque jour, pour la plupart des astéroïdes de la Ceinture principale. Parmi ceux-ci on découvre jusqu'à 50 NEO par jour s'approchant un peu trop près de la Terre ! Plus rarement ce programme permet de découvrir un lointain planétésimal (KBO, etc). Mais ainsi que le montre bien l'image ci-dessus, tous les astéroïdes ne brillent pas par leur taille et se distinguent parfois difficilement de l'arrière-plan ou du bruit électronique engendré par les capteurs CCD.

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