Les astéroïdes et leur mouvement

 

Problématique

1.Quelles sont la nature et l'origine des astéroïdes

2.Comment sont-ils répartis dans le système solaire ?

3.Comment les observer et déterminer leur mouvement ?

Introduction

Les astéroïdes sont les seuls corps célestes qui sont restés, jusqu'à aujourd'hui, tels qu'ils étaient à la formation de notre système solaire. Petits, ils ont été peu modifiés par la pression, comme dans le cas des planètes géantes, ou par la température, comme dans le cas des planètes telluriques. Ils en apprennent toujours plus aux chercheurs sur la façon dont le système solaire a été façonné et passionnent les amateurs.
Ainsi, bien que, de notre Terre, ils nous apparaissent généralement comme des points lumineux presque sans intérêt, nous verrons que leur observation peut nous apporter une foule d'informations sur leur composition et leur mouvement.

 

1.Le monde des astéroïdes: origine et nature
 

Comme nous l'avons déjà évoqué, les astéroïdes sont les seuls résidus de la matière à partir de laquelle se sont formés les planètes et les satellites. En effet, tous les corps imposants de notre système solaire sont, à l'origine, des agglomérats de plus petits corps, appelés planétoïdes, eux-mêmes condensés à partir de la nébuleuse solaire primordiale* il y a plus de 5 milliards d’années. Sous l'action gravitationnelle de planètes en formation, surtout Jupiter, certains n'ont pu s'agglomérer en planètes, et sont partis à la dérive dans l'espace.
Aujourd'hui, ces corps, par la suite métamorphosés par de nombreuses collisions, subsistent encore sous la forme d'astéroïdes.
Leur composition est bien sûr relativement simple, les matériaux composant ces petits corps étant ceux de la nébuleuse primordiale.
Aiinsi grâce à des analyses spectroscopiques* peu complexes, on a regroupé les astéroïdes en plusieurs classes à la composition différente :
- Les astéroïdes S (silicates), sont principalement composés de dérivés silicatés, comme les feldpaths, l'olivine… D'albédo* relativement élevé, ils constituent la majeure partie (60%) des petits corps gravitant dans le système solaire.
- Les astéroïdes C (carbone), contiennent eux aussi des minéraux silicatés, mais hydratés, et sont recouverts d'une couche de carbone sombre. Moins nombreux que les astéroïdes S (30%), ils ont albédo très faible.
- Les astéroïdes M (métal), sont formés de fer et de nickel, tout comme le noyau des planètes telluriques. Relativement peu nombreux (10%), ils ont un albédo moyen.

 

2. Répartition et trajectoires.

Le disque protosolaire n’était pas homogène ; les astéroïdes se sont formés là où ils se trouvent actuellement et représentent la composante solide de la nébuleuse présolaire.

Les comètes, formées au-delà de Jupiter, dans les régions les plus froides du disque, peuvent s’enrichir de glace d’eau, de méthane, d’ammoniac, d’oxydes de carbone et elles représentent la composante volatile de la nébuleuse présolaire.

La majorité des astéroïdes et autres petits corps comme les comètes sont répartis dans plusieurs ceintures dans le système solaire.

 Schéma des trajectoires

La plus importante est bien sûr, à 1 dix-millième d'années lumières du Soleil, la ceinture principale située entre Mars et Jupiter, due à l'influence gravitationnelle énorme de la planète. Comme nous l'avons expliqué, celle-ci a empêché les planétoïdes de s'agglomérer en ce qui aurait été une dixième planète. Son influence continue de dérouter les petits corps et de les envoyer sur des orbites différentes. On observe ainsi des lacunes à plusieurs endroits de la ceinture, correspondant aux orbites où les corps subissent régulièrement les assauts gravitationnels de Jupiter. (A ces endroits, les corps feraient un nombre entier de tours, par exemple 3, pendant que Jupiter en fait un pour la « résonance 3/1 » et ils se retrouvent donc périodiquement en une même configuration spatiale)

Elles sont appelées lacunes de Kirkwood.

Nous observerons  Pallas  qui fait partie de la ceinture principale.
Plus à l'extérieur du système solaire, à 1 millième d'années lumière,on a découvert récemment une ceinture de corps froids et lointains, au niveau de Neptune et Pluton, dont cette dernière petite planète pourrait être une représentante. On la dénomme ceinture de Kuiper

 
 

Encore au-delà, aux limites du système solaire lui-même, à 1 année-lumière,se trouve un gigantesque réservoir de corps de glaces, futures comètes, qui enveloppe notre région de l'espace tout entière, le nuage d'Oort.

D'autres astéroïdes, déroutés par Jupiter de leur orbite dans la ceinture principale, suivent des trajectoires diverses. Ce sont les géocroiseurs (région des planètes internes), les Centaures (vers Jupiter et Saturne) et les Troyens (points de Lagrange* de Jupiter).

Tous ces différents corps obéissent cependant à une constante : en effet, ils décrivent tous des trajectoires elliptiques plus ou moins allongées et au plan décalé par rapport à l'écliptique*. Leurs orbites sont généralement assez excentrées, surtout pour les géocroiseurs et les Centaures. Cela découle de leur éjection anarchique par les grosses planètes qu'ils ont rencontrées.
 

Astéroïdes en chiffres, quelques exemples :
 
 
N° de découverte Nom Taille (km) Distance moyenne au Soleil (Mkm) Distance moyenne au Soleil (UA) Période de révolution (an) Excentricité* traduisant l'aplatissement de l'ellipse Inclinaison sur le plan de l'écliptique
1 Cérès 1018 414 2,77 4,60 0,0786 10,5°
2 Pallas 523 414 2,77 4,61 0,3 25°
216 Kléopatra 217 * 9 321 2,14 3,22 0,253 13,4°

On notera que Cérès a une trajectoire peu excentrique ( e = 0,017 pour la Terre et 0,1 pour Mars), contrairement aux autres astéroïdes .

L’inclinaison du plan de l’orbite sur le plan de l’écliptique est assez grande, comparable à celle de Pluton (17°) que l’on hésite d’ailleurs à classer dans la famille des astéroïdes !
 
 

3.Observation du mouvement des astéroïdes
 
 

Comment observer les astéroïdes ?

La méthode la plus courante pour repérer et observer les astéroïdes proches ou lointains est bien sûr la mise en évidence de leur mouvement par rapport aux étoiles lointaines, supposées fixes. En effet, ces rochers spatiaux, aussi gros soient ils, apparaissent comme des points au milieu d'autres points. Mais comme les planètes, leur déplacement sur leurs orbites les trahit. La technique qu'utilisent amateurs et professionnels consiste à distinguer les corps en mouvement des corps statiques sur plusieurs images espacées dans le temps. Ces corps en mouvement seront généralement des astéroïdes. Mais il faut rappeler que l'éloignement et la taille réduite de ces objets leur confèrent une magnitude* peu élevée. Il faudra des instruments d'observations plus puissants pour des corps plus lointains. Ainsi, une autre méthode permettant de repérer des objets aussi éloignés que ceux de la ceinture de Kuiper revient même à rechercher l'occultation* des étoiles pour découvrir de nouveaux astéroïdes.
En ce qui concerne les corps plus gros et plus proche, comme les géocroiseurs ou les membres de la ceinture principale, il est intéressant d'utiliser l'imagerie au radiotélescope. Des astéroïdes comme Eros, Kléopatra, ont ainsi été dévoilés sous un jour nouveau aux yeux des chercheurs.
Les amateurs, eux, en restent à la simple observation de ces corps pour leur plaisir personnel, mais il n'est pas rare qu'en recherchant un astéroïde connu, ils repèrent de nouveaux rochers spatiaux. Grâce à eux, le Minor Planet Center répertorie chaque année plusieurs centaines de petites planètes jusque là inconnues.

 
 
 

Lexique
 
 

Albédo : pourcentage des rayonnements incidents renvoyés par un objet.

Analyse spectroscopique : analyse des différentes radiations monochromatiques contenues dans la lumière.

Ecliptique : plan de l'orbite de la Terre autour du soleil, commun aux orbites de la plupart des planètes.

Excentricité: Paramètre caractérisant la forme d'une conique. Dans une ellipse, c'est le rapport de la distance centre-foyer au demi-grand axe.

Magnitude : nombre positif ou négatif définissant conventionnellement l'éclat des astres : une magnitude augmente de un lorsque la luminosité est divisée par 2,5.; ( échelle logarithmique) ; l'éclat d'une étoile de magnitude 1 est cent fois supérieur à celui d'une étoile de magnitude 6, la plus faible que l'on puisee déceler à l'oeil nu .

Nébuleuse primordiale : "soupe" de matière à partir de laquelle se sont formés le soleil et les planètes.

Occultation : dissimulation d'une étoile par un corps de notre système solaire.

Points de Lagrange : dans un système de deux masses inégales, il existe deux points de stabilité gravitationelle, situés à 60° de part et d'autre de la masse la plus petite.

Chondre : particule sphérique cristallisée à partir de liquides silicatés et dont l'accumulation de chondres au sein d'une matrice forme les météorites primitives que l'on qualifie de chondrites.

Cratère : dépression circulaire creusée par l'impact d'une météorite à la surface d'une planète.

Croûte de fusion : fines particules vitrifiées et le plus souvent noire en surface des météorites.

Voir, pour aller plus loin, le site :

http://www.multimania.com/safmeteores/ast/