Communiqué de presse

A la rencontre des 42 : L’ESO publie les clichés de certains des astéroïdes les plus proéminents de notre Système Solaire

12 octobre 2021

Grâce au Very Large Telescope de l’Observatoire Européen Austral (VLT de l’ESO) installé au Chili, des astronomes ont acquis les images de 42 des objets les plus proéminents de la ceinture d’astéroïdes située entre Mars et Jupiter. Cet échantillon d’astéroïdes est le plus étendu et le mieux résolu dont nous disposions à ce jour. Les observations révèlent une grande diversité de formes particulières, s’étendant de la sphère classique à l’os de chien, et permettent aux astronomes de retracer l’origine géographique des astéroïdes au sein de notre Système Solaire.

L’acquisition, au moyen des télescopes terrestres, des images détaillées de ces 42 objets constitue une formidable avancée dans l’étude des astéroïdes, et contribue à répondre à la question de la Vie, de l’Univers, et du Tout [1].

“Jusqu’à présent, seuls trois grands astéroïdes de la ceinture principale, Cérès, Vesta et Lutétia, avaient été imagés avec un niveau de détail élevé, lorsque leurs chemins avaient croisé celui des sondes spatiales Dawn de la NASA et Rosetta de l’Agence Spatiale Européenne”, précise Pierre Vernazza du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, France, auteur principal de l’étude sur les astéroïdes publiée ce jour au sein de la revue Astronomy & Astrophysics. “Nos observations à l’ESO ont délivré des images nettes d’un nombre de cibles nettement supérieur – 42 au total”.

Le faible nombre d’observations détaillées d’astéroïdes dont nous disposions jusqu’alors nous empêchait d’accéder à leurs caractéristiques principales que sont leur forme 3D ou leur densité. Entre 2017 et 2019, Vernazza et son équipe ont entrepris de combler cette brèche en menant une étude approfondie des principaux corps de la ceinture d’astéroïdes.

La plupart des 42 objets composant leur échantillon présentent des dimensions supérieures à 100 km. L’équipe a notamment imagé la quasi-totalité des astéroïdes de taille supérieure à 200 kilomètres – 20 sur les 23 recensés. Les deux objets les plus imposants de l’étude sont Cérès et Vesta, dont les diamètres avoisinent les 940 et 520 kilomètres. A l’opposé, Urania et Ausonia, dont les diamètres n’excèdent pas les 90 kilomètres, constituent les deux plus petits astéroïdes de l’échantillon. 

En reconstruisant les formes des objets, l’équipe s’est aperçue que les astéroïdes étudiés se répartissaient en deux groupes distincts. Certains présentent un aspect quasi parfaitement sphérique, tels Hygiea et Cérès. D’autres en revanche arborent une forme particulière, étirée, à l’image de Kleopatra, semblable à un os de chien.

En combinant les formes des astéroïdes avec les informations concernant leurs masses, l’équipe a pu constater la grande diversité de densités au sein de l’échantillon. Les quatre astéroïdes présentant la plus faible densité, parmi lesquels figurent Lamberta et Sylvia, affichent des densités voisines de 1,3 grammes par centimètre cube – proches de celle du charbon. Les astéroïdes les plus denses en revanche, tels Psyche et Kalliope, affichent des densités de 3,9 et 4,4 grammes par centimètre cube, soit des valeurs supérieures à la densité du diamant (3,5 grammes par centimètre cube).

Cette grande disparité en terme de densité suggère de réelles différences de composition entre les astéroïdes de l’échantillon, et offre aux astronomes d’importants indices concernant leurs origines respectives. « Nos observations confortent l’hypothèse d’une migration substantielle de ces corps depuis l’époque de leur formation. En d’autres termes, de telles différences de composition témoignent de la formation de ces objets en des régions distinctes du Système Solaire » explique Josef Hanuš de l’Université Charles de Prague en République Tchèque, l’un des auteurs de l’étude. En particulier, les résultats de ces observations confirment l’hypothèse selon laquelle les astéroïdes caractérisés par une moindre densité se seraient formés au sein des régions les plus reculées, soit au-delà de l’orbite de Neptune, puis auraient migré en direction de leurs emplacements actuels.

Ces découvertes ont été permises par l’extrême sensibilité de l’instrument SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research) installé sur le VLT de l’ESO [2]. « Le gain en performance de SPHERE, combiné à notre connaissance restreinte de la forme des plus gros astéroïdes peuplant la ceinture principale, nous ont permis d’effectuer de substantiels progrès dans ce domaine » ajoute Laurent Jorda du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, co-auteur de l’étude.

Les astronomes seront en mesure d’acquérir les images détaillées d’un plus grand nombre d’astéroïdes lorsque l’ELT (Extremely Large Telescope), actuellement en cours de construction au Chili, entrera en service à la fin de cette décennie. « Les observations des astéroïdes de la ceinture principale au moyen de l’ELT nous permettront d’étudier des objets de diamètres inférieurs, compris entre 35 et 80 kilomètres selon leur localisation spatiale, ainsi que des cratères de dimensions comprises entre 10 et 25 kilomètres » conclut Vernazza. « Disposer d’un instrument tel que SPHERE sur l’ELT nous permettrait même d’imager un semblable échantillon d’objets au sein de la Ceinture de Kuiper. En d’autres termes, nous serons en mesure de caractériser l’histoire géologique d’un échantillon plus étendu de petits corps depuis la surface de la Terre. »

Notes

[1] Dans le Guide du Routard Galactique de Douglas Adams, le nombre 42 constitue la réponse à la « Question Ultime de la Vie, de l’Univers et du Tout ». Ce 12 octobre 2021, nous célébrons le 42ème anniversaire de la publication de cet ouvrage.

[2] L’ensemble des observations ont été effectuées au moyen de ZIMPOL (Zurich IMaging POLarimeter), un polarimètre imageur, sous-système de l’instrument SPHERE qui opère dans le domaine visible.

Plus d'informations

Ce travail de recherche a fait l’objet d’un article à paraître au sein de la revue Astronomy & Astrophysics (https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202141781).

L’équipe se compose de P. Vernazza (Université d’Aix Marseille, CNRS, CNES, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, France [LAM]), M. Ferrais (LAM), L. Jorda (LAM), J. Hanuš (Institut d’Astronomie, Faculté de Mathématiques et de Physique, Université Charles, Prague, République Tchèque [CU]), B. Carry (Université de la Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, France [OCA]), M. Marsset (Département de la Terre, de l’Atmosphère et des Sciences Planétaires, MIT, Cambridge, Etats-Unis [MIT]),  M. Brož (CU), R. Fetick (French Areospace Lab [ONERA] et LAM), M. Viikinkoski (Mathématiques & Statistiques, Université Tampere, Finlande [TU]), F. Marchis (LAM et Institut SETI, Centre Carl Sagan, Mountain View, Etats-Unis),  F. Vachier (Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides, Observatoire de Paris, PSL Research University, CNRS, Sorbonne Universités, UPMC Université Paris 06 et Université de Lille, France [IMCCE]),  A. Drouard (LAM), T. Fusco (French Areospace Lab [ONERA] et LAM),  M. Birlan (IMCCE et Institut d’Astronomie de l’Académie Roumaine, Bucarest, Roumanie [AIRA]),  E. Podlewska-Gaca (Faculté de Physique, Institut de l’Observatoire Astronomique, Université Adam Mickiewicz, Poznan, Pologne [UAM]), N. Rambaux (IMCCE), M. Neveu (Université du Maryland College Park, Centre Goddard des Vols Spatiaux de la NASA, Etats-Unis [UMD]), P. Bartczak (UAM), G. Dudziński (UAM),  E. Jehin (Institut des Sciences Spatiales, des Technologies et d’Astrophysique, Université de Liège, Belgique [STAR]), P. Beck (Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble, UGA-CNRS, France [OSUG]), J. Berthier (IMCCE), J. Castillo-Rogez (Jet Propulsion Laboratory, Institut de Technologie de Californie, Pasadena, Etats-Unis [JPL]), F. Cipriani (Agence Spatiale Européenne, ESTEC – Bureau d’Appui Scientifique, Noordwijk, Pays-Bas [ESTEC]​​), F. Colas (IMCCE), C. Dumas (Télescope de Trente Mètres, Pasadena, Etats-Unis [TMT]), J. Ďurech (CU),  J. Grice (Laboratoire Atmosphères, Milieux et Observations Spatiales, CNRS et Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines, Guyancourt, France [UVSQ] et Ecole des Sciences Physiques, Université Ouverte, Milton Keynes, Royaume-Uni [OU]),  M. Kaasalainen (TU), A. Kryszczynska (UAM), P. Lamy (Département de Physique, d’Ingénierie de Systèmes et théorie du signal, Université d’Alicante, Alicante, Espagne), H. Le Coroller (LAM), A. Marciniak (UAM), T. Michalowski (UAM), P. Michel (OCA), T. Santana-Ros (Institut des Sciences du Cosmos, Université de Barcelone, Espagne et Observatoire Européen Austral, Santiago, Chili), P. Tanga (OCA), A. Vigan (LAM), O. Witasse (ESTEC), B. Yang (Observatoire Européen Austral, Santiago, Chili), P. Antonini (Observatoire des Hauts Pays, Bédoin, France), M. Audejean (Observatoire de Chinon, Chinon, France), P. Aurard (AMU, Observatoire de Haute Provence, Institut Pythéas, Saint-Michel l’Observatoire, France [OHP]), R. Behrend (Observatoire de Genève, Sauverny, Suisse et Laboratoire de Physique des Hautes Energies et d’Astrophysique, Université Cadi Ayyad, Marrakech, Maroc [UCA]), Z. Benkhaldoun (UCA), J. M. Bosch (B74, Avinguda de Catalunya 34, 25354 Santa Maria de Montmagastrell (Tarrega), Espagne), A. Chapman (Observatoire de la Croix du Sud, ville de San Justo, Buenos Aires, Argentine), L. Dalmon (OHP), S. Fauvaud (Observatoire du Bois de Bardon, Taponnat, France et Association T60, Observatoire Midi-Pyrénées, Toulouse, France), Hiroko Hamanowa (Musée de l’Espace de Hong Kong, Tsimshatsui, Hong Kong, RP Chine [HKSM]), Hiromi Hamanowa (HKSM), J. His (OHP), A. Jones (I64, SL6 1XE, Maidenhead, Royaume-Uni), D-H. Kim (Institut Coréen d’Astronomie et des Sciences Spatiales, Daejeon, Corée [KASI] et Université Nationale de Chungbuk, Chungdae-ro, Seowon-gu, Cheongju-si, Chungcheongbuk-do, Corée), M-J. Kim (KASI), J. Krajewski (Faculté de Physique, Institut d’Observatoire Astronomique, Université Adam Mickiewicz, Poznań, Pologne), O. Labrevoir (OHP), A. Leroy (Observatoire OPERA, Saint Palais, France [OPERA] et Uranoscope, Gretz-Armainvilliers, France), F. Livet (Institut d’Astrophysique de Paris, Paris, France, UMR 7095 CNRS et Sorbonne Universités), D. Molina (Observatoire Anunaki, Calle de los Llanos, Manzanares el Real, Espagne), R. Montaigut (Club d’Astronomie de Lyon Ampere, Vaulx-en-Velin, France et OPERA), J. Oey (Kingsgrove, NSW, Australie), N. Payre (OHP), V. Reddy (Institut des Sciences Planétaires, Tucson, Etats-Unis), P. Sabin (OHP), A. G. Sanchez (Observatoire de Rio Cofio, Robledo de Chavela, Espagne), et L. Socha (Cicha 43, 44-144 Nieborowice, Pologne).

L'ESO est la première organisation intergouvernementale pour l'astronomie en Europe et l'observatoire astronomique le plus productif au monde. L'ESO est soutenu par 16 pays : l'Allemagne, l'Autriche, la Belgique, le Danemark, l'Espagne, la Finlande, la France, l’Irlande, l'Italie, les Pays-Bas, la Pologne, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L'ESO conduit d'ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l'astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d'importantes découvertes scientifiques. L'ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l'organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L'ESO gère trois sites d'observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l'observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l'infrarouge. C'est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est l'un des plus grands télescopes conçus exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L'ESO est le partenaire européen d'ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L'ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d'un télescope géant (ELT pour Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L'ELT sera « l'œil le plus grand au monde tourné vers le ciel ».

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