Une découverte révolutionnaire : les plus petits astéroïdes jamais observés dans la ceinture d'astéroïdes !

On estime que l'astéroïde qui a provoqué l'extinction des dinosaures avait un diamètre d'environ 10 kilomètres. On s'attend à ce qu'un impact aussi massif frappe la Terre une fois tous les 100 millions à 500 millions d'années.

En revanche, des astéroïdes beaucoup plus petits, de la taille d'un bus, peuvent heurter la Terre plus fréquemment, toutes les quelques années. Ces astéroïdes « décamétriques », qui ne font que quelques dizaines de mètres de diamètre, sont plus susceptibles d'échapper à la ceinture principale d'astéroïdes et de migrer pour devenir des objets proches de la Terre.

En cas d'impact, ces roches spatiales, petites mais puissantes, peuvent provoquer des ondes de choc dans des régions entières, comme ce fut le cas lors de l'impact de 1908 à Toungouska, en Sibérie, et de l'astéroïde de 2013 qui s'est brisé dans le ciel de Tcheliabinsk, dans l'Oural. La possibilité d'observer des astéroïdes décamétriques de la ceinture principale ouvrirait une fenêtre sur l'origine des météorites.

Une nouvelle méthode pour détecter les petits astéroïdes

Aujourd'hui, une équipe internationale dirigée par des physiciens du MIT a découvert un moyen de détecter les astéroïdes de plus petit diamètre dans la ceinture principale d'astéroïdes, un champ de débris situé entre Mars et Jupiter, où des millions d'astéroïdes sont en orbite.

Jusqu'à présent, les plus petits astéroïdes que les scientifiques pouvaient distinguer avaient un diamètre d'environ un kilomètre. Grâce à la nouvelle approche de l'équipe, les scientifiques peuvent désormais détecter des astéroïdes de la ceinture principale dont le diamètre n'excède pas 10 mètres.

Dans un nouvel article, les chercheurs indiquent qu'ils ont utilisé leur approche pour détecter plus de 100 nouveaux astéroïdes d'un décimètre dans la ceinture principale d'astéroïdes. Ces roches spatiales, dont la taille varie entre celle d'un bus et celle de plusieurs stades, sont les plus petits astéroïdes de la ceinture principale détectés à ce jour.

Les chercheurs envisagent d'utiliser cette approche pour identifier et localiser les astéroïdes susceptibles de s'approcher de la Terre.

Méthode “shift and stack”

Julien de Wit, également membre du Département des sciences de la Terre, de l’atmosphère et des planètes du MIT, et son équipe se concentrent principalement sur la recherche et l’étude des exoplanètes. Les chercheurs font partie du groupe qui, en 2016, a découvert un système planétaire autour de TRAPPIST-1, une étoile située à environ 40 années-lumière de la Terre.

Grâce au petit télescope TRAPPIST (Transiting and Planetary Planets Small Telescope) situé au Chili, l'équipe a confirmé que l'étoile abrite des planètes rocheuses de la taille de la Terre, dont plusieurs se trouvent dans la zone habitable.

Depuis lors, les scientifiques ont orienté de nombreux télescopes, focalisés sur différentes longueurs d'onde, vers le système TRAPPIST-1 afin de mieux caractériser les planètes et de rechercher des signes de vie.

Lors de ces recherches, les astronomes ont dû choisir entre le « bruit » dans les images des télescopes, comme le gaz, la poussière et les objets planétaires entre la Terre et l'étoile, pour déchiffrer plus clairement les planètes de TRAPPIST-1. Souvent, les astéroïdes de passage font partie du bruit qu'ils écartent.

De Wit et Burdanov se sont demandé si les mêmes données utilisées pour la recherche d’exoplanètes pouvaient être réutilisées et exploitées pour détecter des astéroïdes de notre propre système solaire.

Pour ce faire, ils ont utilisé le « shift and stack », une technique de traitement d'images qui a commencé à être développée dans les années 1990. Cette méthode consiste à décaler plusieurs images du même champ de vision et à les empiler pour voir si un objet peu visible peut éclipser le bruit.

L'application de cette méthode à la recherche d'astéroïdes inconnus dans des images initialement centrées sur des étoiles lointaines nécessiterait d'importantes ressources informatiques, car elle impliquerait de tester un grand nombre de scénarios pour l'emplacement d'un astéroïde. Les chercheurs devraient ensuite déplacer des milliers d'images pour chaque scénario afin de vérifier si un astéroïde se trouve bien à l'endroit prévu.

Il y a plusieurs années, Burdanov, de Wit et Samantha Hasler, étudiante diplômée du MIT, ont découvert qu'ils pouvaient le faire en utilisant des unités de traitement graphique de pointe capables de traiter d'énormes quantités de données d'image à grande vitesse.

Dans un premier temps, ils ont testé leur approche avec les données de l'étude SPECULOOS (Search for habitable Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars) - un système de télescopes terrestres qui capture de nombreuses images d'une étoile au fil du temps.

Cet effort, ainsi qu'une seconde application utilisant les données d'un télescope en Antarctique, ont montré que les chercheurs pouvaient effectivement détecter un grand nombre de nouveaux astéroïdes dans la ceinture principale.

James Webb et sa contribution à cette recherche

Pour cette nouvelle étude, les chercheurs ont recherché d'autres astéroïdes, plus petits, en utilisant les données de l'observatoire le plus puissant au monde, le télescope spatial James Webb (JWST) de la NASA, qui est particulièrement sensible à l'infrarouge plutôt qu'à la lumière visible.

Il s'avère que les astéroïdes en orbite dans la ceinture principale d'astéroïdes sont beaucoup plus brillants dans les longueurs d'onde infrarouges que dans les longueurs d'onde visibles, de sorte qu'ils sont beaucoup plus faciles à détecter avec les capacités infrarouges du JWST.

L'équipe a appliqué son approche aux images de TRAPPIST-1 prises par le JWST. Les données comprennent plus de 10 000 images de l'étoile, qui ont été prises à l'origine pour rechercher des signes d'atmosphères autour des planètes internes du système. Après traitement des images, les chercheurs ont pu détecter huit astéroïdes connus dans la ceinture principale.

Ils sont ensuite allés plus loin et ont découvert 138 nouveaux astéroïdes autour de la ceinture principale, tous d'un diamètre de quelques dizaines de mètres - les plus petits astéroïdes de la ceinture principale détectés à ce jour. Ils pensent que certains astéroïdes sont en passe de devenir des géocroiseurs, tandis qu'un autre est probablement un troyen, un astéroïde qui suit Jupiter.

Miroslav Broz, co-auteur de l'étude à l'Université Charles de Prague en République tchèque, explique qu'il s'agit en fait des débris éjectés lors des collisions d'astéroïdes plus gros, d'une taille de plusieurs kilomètres, qui sont observables et qui sont donc regroupés en « familles » d'astéroïdes.

Référence de l'article :

Burdanov, A.Y., de Wit, J., Brož, M. et al. JWST sighting of decameter main-belt asteroids and view on meteorite sources. Nature (2024).