Se réchauffer: repérer des astéroïdes proches de la Terre par signature thermique

Une nouvelle technique permettant de repérer les astéroïdes de la Terre proche à l'aide de leurs émissions infrarouges a été révélée par des chercheurs de la NASA lors de la réunion d'avril APS 2019

Le 15 février 2013, un objet s'est brisé dans le ciel au-dessus de la ville russe de Tcheliabinsk. L'explosion - détectée aussi loin que l'Antarctique - était plus puissante qu'une explosion nucléaire, 25 à 30 fois plus puissante. Il a brisé des fenêtres et blessé environ 1 200 personnes. En fait, l'explosion était si intense qu'elle a pu éclipser brièvement le Soleil.

La boule de feu de Tcheliabinsk a été enregistrée par une caméra de contrôle de Kamensk-Uralsky au nord de Tcheliabinsk où il était encore l'aube. (Planetary Society Institute)

La principale préoccupation concernant l'événement de Chelyabinsk est que le météore impliqué - qui s'est détaché d'un astéroïde plus grand - relativement petit - d'un diamètre de 17 à 20 m. Il existe de nombreux objets beaucoup plus gros. Savoir exactement où serait un grand avantage.

Amy Mainzer et ses collègues de la mission de chasse aux astéroïdes de la NASA au Jet Propulsion Laboratory de Pasadena, en Californie, étudient actuellement la possibilité de localiser ces objets à proximité de la Terre - les objets géocellulaires (NEO) et la question de savoir comment éviter un impact. Ils ont mis au point un moyen simple mais ingénieux de repérer les membres de la haute direction dirigés qui se dirigent vers la planète.

Il s'agit d'une collection d'images de l'engin spatial WISE de l'astéroïde 2305 King, nommé d'après Martin Luther King Jr. L'astéroïde apparaît sous la forme d'une chaîne de points orange car il s'agit d'un ensemble d'expositions qui ont été ajoutées pour montrer son mouvement. à travers le ciel. Ces images infrarouges ont été codées par couleur afin que nous puissions les percevoir à l’œil humain: 3,4 microns est représenté en bleu; 4,6 microns sont en vert, 12 microns en jaune et 22 microns en rouge. D'après les données WISE, nous pouvons calculer que l'astéroïde mesure environ 12,7 kilomètres de diamètre, avec une réflectivité de 22%, ce qui indique une composition pierreuse probable (NASA).

Mainzer, qui est l’investigateur principal de la mission, a présenté le travail du bureau de coordination de la NASA à la réunion d’avril de la Société américaine de physique à Denver, en expliquant la méthode de reconnaissance NEO de son équipe et en expliquant en quoi cela facilitera les efforts de prévention des impacts futurs sur la Terre.

Mainzer a déclaré: «Si nous trouvons un objet à quelques jours de l'impact, cela limite considérablement nos choix. Par conséquent, dans nos efforts de recherche, nous nous sommes concentrés sur la recherche de NEO lorsqu'ils sont plus loin de la Terre, offrant ainsi un maximum de temps et d'ouverture. un éventail plus large de possibilités d’atténuation. "

Vous vous réchauffez!

La localisation des NEO n’est pas une tâche facile. Mainzer décrit cela comme une tentative de repérer un morceau de charbon dans le ciel nocturne.

Elle explique: «Les NEO sont intrinsèquement faibles, car ils sont pour la plupart très petits et loin de nous dans l'espace.

"Ajoutez à cela le fait que certaines d'entre elles sont aussi sombres que le toner de l'imprimante et il est très difficile d'essayer de les repérer dans le noir de l'espace."

Il s'agit d'une image de la mission NEOCam proposée, destinée à rechercher, suivre et caractériser les astéroïdes et les comètes qui s'approchent de la Terre. À l'aide d'une caméra infrarouge thermique, la mission mesurerait les signatures thermiques des NEO, qu'ils soient de couleur claire ou foncée. Le boîtier du télescope est peint en noir pour émettre efficacement sa propre chaleur dans l’espace, et son pare-soleil lui permet d’observer près du Soleil où les NEO dans les orbites les plus semblables à la Terre passent une grande partie de leur temps. À l'arrière-plan, un ensemble d'images d'astéroïdes de la ceinture principale recueillies par le prototype de la mission NEOWISE; les astéroïdes apparaissent sous la forme de points rouges sur les étoiles et les galaxies. (NASA)

Au lieu d'utiliser la lumière visible pour repérer les objets entrants, Mainzer et son équipe de JPL / Caltech ont plutôt utilisé un trait caractéristique des NEO: leur chaleur.

Les astéroïdes et les comètes sont réchauffés par le soleil et brillent de mille feux aux longueurs d’onde thermique, infrarouge et thermique. Cela signifie qu'ils sont plus faciles à repérer avec le télescope NEOWISE.

Mainzer explique: "Avec la mission NEOWISE, nous pouvons repérer des objets quelle que soit leur couleur de surface et les utiliser pour mesurer leurs tailles et autres propriétés de surface."

La découverte des propriétés de la surface NEO fournit à Mainzer et à ses collègues un aperçu de la taille et de la composition des objets, deux éléments cruciaux de la stratégie de défense contre un NEO menaçant la Terre.

Par exemple, une stratégie défensive consiste à «pousser» physiquement un NEO à s’éloigner d’une trajectoire d’impact de la Terre. Le fait est que, pour calculer l’énergie requise pour ce mouvement, les détails de la masse du NEO, et donc de sa taille et de sa composition, sont cruciaux.

Le télescope spatial NEOWISE a repéré la Comet C / 2013 US10 à la vitesse de la Terre le 28 août 2015. Cette comète a basculé du nuage d'Oort, l'enveloppe de matériau gelé et froid qui entoure le Soleil dans la partie la plus éloignée du système solaire au-delà de l'orbite de Neptune. NEOWISE a capturé la comète alors qu’elle s’éteignait sous l’activité provoquée par la chaleur du soleil. Le 15 novembre 2015, la comète s’est approchée le plus près du Soleil en plongeant dans l’orbite terrestre. il est possible que ce soit la première fois que cette ancienne comète soit aussi proche du Soleil. NEOWISE a observé la comète dans deux longueurs d’onde infrarouges thermosensibles, de 3,4 et 4,6 microns, dont le code de couleur est cyan et rouge sur cette image. NEOWISE a détecté cette comète à plusieurs reprises en 2014 et 2015; cinq des expositions sont montrées ici dans une image combinée décrivant le mouvement de la comète dans le ciel. Les quantités abondantes de gaz et de poussière vomies par la comète apparaissent en rouge sur cette image car elles sont très froides, beaucoup plus froides que les étoiles en arrière-plan. (NASA)

L'examen de la composition des astéroïdes aidera également les astronomes à comprendre comment se forment les circonstances dans lesquelles le système solaire s'est formé.

Mainzer a déclaré: «Ces objets sont intrinsèquement intéressants car certains sont supposés être aussi vieux que le matériau d'origine qui composait le système solaire.

«L’une des choses que nous avons constatées, c’est que la composition des membres de la haute direction visés est assez diverse.»

Mainzer souhaite désormais utiliser les avancées technologiques en matière de caméras pour faciliter la recherche de NEO. Elle a déclaré: "Nous proposons à la NASA un nouveau télescope, la caméra pour les objets proches de la Terre (NEOCam), pour effectuer un travail beaucoup plus complet de cartographie des emplacements d'astéroïdes et de mesure de leur taille."

Bien entendu, la NASA n’est pas la seule agence spatiale à tenter de comprendre les NEO - la mission Hayabusa 2 de la Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) prévoit de collecter des échantillons sur un astéroïde. Dans sa présentation, Mainzer explique comment la NASA collabore avec la communauté spatiale mondiale dans le cadre d'un effort international visant à défendre la planète contre les impacts de la NEO.