LES ASTÉROÏDES

Lorsqu'on demande à une personne de citer les objets du système solaire qu'elle connaît, les noms pleuvent : Jupiter, Saturne et ses anneaux, Mars, les comètes, etc... Mais les astéroïdes sont presque toujours oubliés... mondes lointains, glacés, perdus dans l'immensité du ciel.

Bien qu'on en connaisse plusieurs dizaines de milliers, les astéroïdes restent presque impossibles à observer à l'oeil nu : ils sont bien trop petits, comparativement aux planètes et donc très peu lumineux. Malgré leur nombre ils ont chacun un espace vital de plusieurs millions de kilomètres ce qui rend les risques de collisions bien faibles. La masse totale de tous les astéroïdes réunis est inférieure à celle de la Lune.

Taille comparée des plus gros astéroïdes et de la Lune

L'astéroïde Vesta est l'exception : c'est le seul qu'il soit parfois possible d'observer sans appareil optique. Sa luminosité n'étant toutefois pas très grande, il faut savoir où tourner les yeux : dans le ciel nocturne un astéroïde ressemble à une minuscule étoile ! Le meilleur moyen pour partir à la chasse aux astéroïdes avec ses jumelles ou son télescope est d'observer le fond étoilé plusieurs nuits d'affilées et de détecter les points lumineux qui se déplacent par rapport aux étoiles du fond du ciel.

1. LA DECOUVERTE DE LA CEINTURE PRINCIPALE DES ASTEROIDES

Le premier astéroïde fut découvert par Giuseppe Piazzi, directeur de l'observatoire de Palerme, en Sicile. La veille du jour de l'an 1800, ce dernier observait la constellation du Taureau, lorsqu'il aperçut par hasard un objet non identifié se déplaçant très lentement sur le fond étoilé. Il examina le déplacement de cet objet pendant plusieurs nuits. Le jeune mathématicien Carl Frederich Gauss, 24 ans, utilisa les données de Piazzi pour mettre à l'épreuve sa nouvelle méthode de calcul des orbites et parvint à déduire en un temps record la distance exacte et l'orbite de cet objet inconnu. Ses calculs plaçaient l'astre entre la planète Mars et Jupiter. Piazzi le nomma Cérès, du nom de la déesse grecque qui fait sortir la sève de la terre et qui fait pousser les jeunes pousses au printemps. Le 7 décembre 1801, bingo ! L'astronome Von Zach réussit à retrouver Cérès à l'endroit précis calculé par Gauss !

Giuseppe Piazzi (1764-1826)

Sur le moment, Piazzi et Gauss crurent avoir enfin découvert la mystérieuse "planète 28", la planète qui manquait à l'appel, entre Mars et Jupiter. Depuis les travaux de 1772 de l'astronome allemand Bode, tous les astronomes s'interrogeaient sur cette planète hypothétique : Bode avait en effet trouvé que les positions des planètes du système solaire connues à l 'époque s'accordaient avec une loi empirique découverte par le mathématicien Titius. Mais la loi de Titius-Bode avait cependant un accroc : elle prédisait l'existence d'une planète entre Mars et Jupiter, à environ 2.8 Unités Astronomiques (l'UA étant égale à la distance Terre-Soleil, soit 149 597 870 km). Planète que personne ne trouva... au tournant du XIXe siècle, un grand espace vide s'étendait donc entre Jupiter et Mars.

A propos de la loi de Titius-Bode

Lorsque le 1er janvier 1801, Piazzi découvrit fortuitement Cérès, il eût l'espoir d'avoir comblé ce trou. Mais très vite, il fallut déchanter : Cérès était bien trop petite pour mériter le titre de planète; tout juste 1003 km de diamètre ! Un an plus tard, l'astronome Olbers découvrit une deuxième petite planète, Pallas (608 km de diamètre) à peu près à la même distance. Puis, ce fut le tour de Juno, puis de Vesta.

L'astéroïde Vesta - photo NASA / Télescope spatial Hubble

Les découvertes se succédèrent ensuite à un rythme rapide. L'évidence crevait les yeux : l'espace libre laissé par la loi de Titius-Bode entre les orbites de Mars et de Jupiter était peuplé par une myriade de planètes mineures que l'on baptisa astéroïdes sur la proposition de l'astronome William Herschel. En 1868, 100 astéroïdes avaient déjà été repérés. Mais toujours pas de véritable planète dans le secteur...

L'invention de la photographie astronomique devait entraîner un grand boum dans le nombre de découvertes : 1000 en 1923, 13 000 en 1999. Là où les observateurs visuels devaient attendre plusieurs nuits pour voir leur astéroïde se déplacer sur le fond du ciel, les astrophotographes n'avaient qu'à laisser filer leur pose photographique durant plusieurs minutes pour voir sur le cliché le déplacement de l'astéroïde sous la forme d'une petite traînée.

La traînée photographique de l'astéroïde Toutatis

C'est l'astronome Max Wolf qui, en 1891, fit cette découverte, tout à fait par hasard. Enchanté de cette trouvaille, Max Wolf la mit immédiatement en application, ce qui lui permit de faire un véritable carton : 248 astéroïdes ont été débusqués par cet astronome, dont 4 d'un seul coup lors de la nuit du 25 septembre 1892 !!! Aujourd'hui, tous ces corps constituent la Ceinture Principale des Astéroïdes, située entre Mars et Jupiter, entre 310 et 520 millions de kilomètres du Soleil (= 2 et 3.5 Unités Astronomiques). Cette ceinture mesure d'environ 200 millions de kilomètres de large ( = 1.3 UA seulement).

Image Thomas Roussel / ASCT-astronomie

2. LA VERMINE DU CIEL

La photographie systématique du ciel a permis de répertorier aujourd'hui plus de 30 000 astéroïdes. Dans les années 50, le nombre d'astéroïdes était devenu tel que beaucoup d'astronomes les avaient surnommés "la vermine du ciel" : c'est ainsi que sur certaines photographies du ciel prises par le télescope du Mont Palomar, dans les années 1950, on peut détecter jusqu'à une centaine de traces d'astéroïdes. Il fallait alors un bon après-midi de boulot pour mesurer et calculer les orbites de toute cette ménagerie, avec les moyens de l'époque, à savoir une règle à calculer, une table de logarithmes, une feuille de papier et un crayon...

La position des 5781 principaux astéroïdes connus au 7 juillet 1996

Jusqu'au XXe siècle, les astéroïdes ont été largement délaissés du champ d'investigation des astronomes professionnels, en raison de leur petitesse et de leur éloignement qui rendaient impossible toute observation : seules étaient connues, approximativement, leurs orbites et leurs masses. L'analyse de leur courbe de lumière et de leur spectre lumineux a parfois permis de glaner quelques informations supplémentaires sur leur forme et leur composition chimique. Bien maigre moisson...

La découverte de plusieurs nouvelles familles d'astéroïdes circulant en dehors de la Ceinture Principale est venue relancer l'intérêt des astronomes pour ces petits corps :

• La famille des astéroïdes Troyens
• La famille des astéroïdes géocroiseurs
• La famille des astéroïdes Centaures

La famille des astéroïdes géocroiseurs mérite une attention particulière. Certains astéroïdes, comme Eros, ont une orbite qui plonge vers l'intérieur du système solaire ce qui peut les amener à croiser la route de la Terre...

... Et qui dit croisement d'orbite dit risque de collision ! Les spécialistes de la préhistoire sont à peu près certains que de telles catastrophes ont déjà frappé notre Terre dans le passé et que c'est un choc de cette nature qui a entraîné l'extinction des dinosaures

Illustration de David A.Hardy

Aujourd'hui fonctionnent plusieurs programmes de surveillance de ces astéroïdes géocroiseurs, potentiellement dangereux pour la Terre. Le plus connu est le programme LINEAR. Ce dernier programme possède cependant une face cachée : il s'agit également d'un programme militaire américain, destiné à mener la "guerre des étoiles"

3. LES DECOUVERTES DES ASTRONOMES AMATEURS

L'invention des caméras électroniques CCD a accru de façon considérable le nombre de découvertes, et a totalement supplanté la technique photographique traditionnelle en raison de leur extraordinaire sensibilité. Mieux : la baisse des prix de ces caméras CCD a permis également à des astronomes amateurs motivés de s'équiper et de se tailler ainsi leur part du gâteau, en découvrant eux aussi de nombreux astéroïdes.

Film réalisé avec une caméra CCD par Fernand Van Den Abbeel

Les champions incontestables de ces chasseurs amateurs d'astéroïdes sont sans conteste les époux van Houten (1010 découvertes pour Monsieur et 1008 pour Madame !!!). Les japonais sont également très fortiches à ce petit jeu, à l'instar de Takao Kobayashi, qui a accumulé 567 découvertes homologuées !

Il y a même un astéroïde baptisé 4179 Toutatis par son découvreur, le français Alain Maury. Ce dernier a également proposé que les cratères qui parsèment la surface de cet astéroïde soient baptisés de noms tirés de la BD "Astérix". Mais l'Union Astronomique Internationale n'a pas encore donné son feu vert... Une spectaculaire animation de la rotation chaotique de Toutatis sur lui-même est disponible en cliquant sur l'image ci-dessous (format mpeg, 483 Ko).

4. LA CEINTURE DE KUIPER ET LES OBJETS TRANS-NEPTUNIENS

Equipés également de caméras CCD (mais en plus gros !), les télescopes professionnels sont parvenus à mettre en évidence l'existence d'une deuxième ceinture d'astéroïdes loin, très loin du Soleil, bien au-delà des orbites de la planète Neptune et de la planète Pluton : la ceinture de Kuiper.

Le premier membre de cette famille de petits corps glacés situés au-delà de la planète Neptune a été appelé QB1. Il a été découvert en 1992 par David Jewitt et Jane Luu. On en dénombre aujourd'hui un peu plus de 1000 mais on estime que la ceinture de Kuiper contient plus de 70 000 de ces astéroïdes que les astronomes anglo-saxons appellent les Objets Trans-Neptuniens (TNO).

Les plus gros des objets trans-neptuniens sont restés tels qu'ils se sont formés, lors de la naissance du système solaire, voici 4.5 milliards d'années et sont donc de véritables fossiles vivants, ce qui intéresse au plus haut point les astronomes.

5. LES IMAGES DES SONDES SPATIALES

Il a fallu attendre la conquête spatiale pour enfin voir de près quelques astéroïdes. Les premières images d'un astéroïde sont l'oeuvre de la sonde Galileo qui a mis à profit son voyage vers la planète Jupiter pour photographier au passage les astéroïdes Gaspra en 1991 et Ida en 1993. Les astronomes eurent la surprise de découvrir qu'Ida possédait un minuscule satellite en orbite autour de lui, qui fut baptisé Dactyle.

L'astéroïde 951 Gaspra Photo NASA / JPL	L'astéroïde 243 Ida et son satellite Photo NASA / JPL

Puis, ce fut la sonde NEAR-Shoemaker qui s'est approchée en 1997 de l'astéroïde Mathilde. Un film spectaculaire de cette approche est disponible en cliquant sur la photo ci-dessous de l'astéroïde (format mpeg, 226 Ko).

Continuant sa route, la sonde NEAR-Shoemaker parvint ensuite à se mettre en orbite en 1999 autour de l'astéroïde Eros sur lequel elle a réussi l'exploit de se poser le 12 février 2001.

L'astéroïde 433 Eros Photo NASA / JPL	Coucher de Soleil sur 433 Eros Photo NASA / JPL

6. LES CAPTURES D'ASTEROIDES

En comparant les formes biscornues des astéroïdes et celles de certains satellites, les astronomes se sont rendus compte que plusieurs des satellites des planètes du système solaire ne s'étaient pas formés en même temps que leur planète mais étaient en fait des astéroïdes qui avaient été capturés ultérieurement. Sur la photo ci-dessous, serez-vous capable de distinguer l'astéroïde Gaspra de Phobos et Deïmos, les 2 satellites de la planète Mars ?

Pour connaître la solution, cliquez sur la photo ci-dessus

Certains satellites ont des orbites anormales, très excentriques, tournant parfois à l'envers du sens normal des autres satellites du système solaire. A l'évidence, ces satellites ne sont pas des satellites issus de la nébuleuse protosolaire qui a donné naissance aux planètes. Il est probable que ces satellites sont en fait des astéroïdes qui ont été capturés par les planètes postérieurement à la naissance du système solaire. C'est du moins ce que laissent entrevoir les travaux de Brett Gladman et Jean-Marc Petit à l'Observatoire de la Côte d'Azur : pour achever de vous convaincre de la très grande fréquence de ces phénomènes de capture dans l'histoire du système solaire, vous pouvez examiner les orbites de plusieurs des petits satellites de la planète Uranus.

Parfois, la capture se passe mal et, au lieu de se mettre en orbite autour de leur planète, les astéroïdes capturés viennent se fracasser sur celle-ci. C'est ce qui s'est passé en 1994 avec la comète Shoemaker-Lévy qui est venue plonger dans l'atmosphère de Jupiter, y laissant de monstrueux nuages noirs visibles pendant plusieurs semaines.

Photo NASA / JPL

7. CONCLUSION :

Les astéroïdes nous permettront peut-être de connaître les origines du système solaire. En effet, situés dans une région glacée de l'espace, en-dehors de toute influence physico-chimique, ces petits corps ont préservé intacts leurs constituants originels et leur aspect extérieur est resté figé. En les analysant, les planétologues peuvent mieux comprendre les mécanismes (collision-fusion) qui conduisirent à former le système solaire à partir de la nébuleuse d'où sont nés le Soleil et les planètes.

Les petits corps du système solaire contiennent des informations essentielles sur la naissance de nos planètes car ils ont été peu modifiés : pas de pression écrasante comme sur les planètes géantes. Pas de température interne élevée entraînant la fusion des roches comme pour les planètes telluriques. Les astéroïdes sont des fossiles vivants, composés de la matière solide de la nébuleuse protosolaire, alors que les comètes sont plutôt des fossiles vivants issus de la matière gazeuse de cette même nébuleuse.

Notre astéroïde préféré : celui où habite le Petit Prince de Saint Exupery

Quelques astéroïdes

Pour en savoir plus, un excellent document papier est disponible : le numéro "spécial astéroïdes et autres petits corps du système solaire" de la revue de la Société Astronomique de France.

Un peu plus ancien, mais riche de précieuses données sur les astéroïdes, "astronomie : le guide de l'observateur" édité par la Société d'Astronomie Populaire de Toulouse reste une référence : l'auteur du chapitre consacré aux astéroïdes est Jean Lecacheux, astronome professionnel, spécialiste des astéroïdes. Difficile de trouver mieux...

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