Se réchauffer: repérer les astéroïdes géocroiseurs par la signature thermique

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

Le 15 février 2013, un objet s'est brisé dans le ciel au-dessus de la ville russe de Tcheliabinsk. L'explosion - détectée jusqu'en 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 intensément brillante qu'elle pourrait bien avoir brièvement éclipsé le Soleil.

Boule de feu de Chelyabinsk enregistrée par une caméra de tableau de bord de Kamensk-Uralsky au nord de Chelyabinsk où il faisait encore nuit. (Institut de la société planétaire)

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

Amy Mainzer et ses collègues étudient la responsabilité de localiser ces objets à proximité de la Terre - objets géocroiseurs (NEO) et la façon de prévenir un impact à la mission de chasse aux astéroïdes de la NASA au Jet Propulsion Laboratory de Pasadena, en Californie. Ils ont mis au point un moyen simple mais ingénieux de repérer les objets géocroiseurs alors qu'ils se précipitent vers la planète.

Il s'agit d'une collection d'images de l'engin spatial WISE de l'astéroïde 2305 King, qui porte le nom de 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 avec l'œil humain: 3,4 microns sont représentés en bleu; 4,6 microns sont verts, 12 microns sont jaunes et 22 microns sont représentés en rouge. À partir des données WISE, nous pouvons calculer que l'astéroïde mesure environ 12,7 kilomètres de diamètre, avec une réflectivité de 22%, indiquant une composition pierreuse probable (NASA)

Mainzer, qui est le principal enquêteur de la mission, a décrit le travail du bureau de coordination de la défense planétaire de la NASA lors de la réunion d'avril de l'American Physical Society à Denver - y compris la méthode de reconnaissance NEO de son équipe et comment elle facilitera les efforts pour prévenir les futurs impacts sur la Terre.

Mainzer dit: «Si nous trouvons un objet à seulement quelques jours de l'impact, cela limite considérablement nos choix, donc dans nos efforts de recherche, nous nous sommes concentrés sur la recherche des objets géocroiseurs lorsqu'ils sont plus éloignés de la Terre, fournissant le maximum de temps et d'ouverture un plus large éventail de possibilités d'atténuation. "

Vous vous réchauffez!

Localiser les objets géocroiseurs n'est pas une tâche facile. Mainzer le décrit comme essayant de repérer un morceau de charbon dans le ciel nocturne.

Elle précise: «Les objets géocroiseurs sont intrinsèquement faibles car ils sont pour la plupart très petits et loin de nous dans l'espace.

"Ajoutez à cela le fait que certains d'entre eux sont aussi sombres que le toner de l'imprimante, et essayer de les repérer contre le noir de l'espace est très difficile."

Il s'agit d'une image de la mission proposée NEOCam (Near-Earth Object Camera), qui est conçue pour trouver, suivre et caractériser les astéroïdes et les comètes proches de la Terre. À l'aide d'une caméra infrarouge thermique, la mission mesurerait les signatures thermiques des objets géocroiseurs, qu'ils soient de couleur claire ou foncée. Le boîtier du télescope est peint en noir pour diffuser efficacement sa propre chaleur dans l'espace, et son écran solaire lui permet d'observer près du Soleil où les objets géocroiseurs sur les orbites les plus proches de la Terre passent une grande partie de leur temps. En arrière-plan, un ensemble d'images d'astéroïdes de la ceinture principale collectées par le prototype de mission NEOWISE; les astéroïdes apparaissent sous forme de points rouges sur les étoiles de fond et les galaxies. (NASA)

Au lieu d'utiliser la lumière visible pour repérer les objets entrants, Mainzer et son équipe du JPL / Caltech ont plutôt travaillé avec un trait caractéristique des objets géocroiseurs - leur chaleur.

Les astéroïdes et les comètes sont chauffés par le soleil et brillent donc vivement aux longueurs d'onde thermiques - infrarouges. Cela signifie qu'ils sont plus faciles à repérer avec le télescope NEOWISE (Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer).

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

La découverte des propriétés de surface NEO donne à Mainzer et à ses collègues un aperçu de la taille des objets et de leur composition, deux détails essentiels au montage d'une stratégie défensive contre un objet géocroiseur menaçant la Terre.

Par exemple, une stratégie défensive consiste à «repousser» physiquement un objet géocroiseur loin d'une trajectoire d'impact terrestre. Le fait est que, pour calculer l'énergie requise pour ce coup de pouce, les détails de la masse de NEO, et donc de la taille et de la composition, sont cruciaux.

Le télescope spatial NEOWISE a repéré la comète C / 2013 US10 Catalina en accélérant par la Terre le 28 août 2015. Cette comète est sortie du nuage d'Oort, la coquille de matériel froid et gelé 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 pétillait d'activité causée par la chaleur du soleil. Le 15 novembre 2015, la comète a fait son approche la plus proche du Soleil, plongeant à l'intérieur de 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 sensibles à la chaleur, 3,4 et 4,6 microns, qui sont codées en couleur 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 illustrant le mouvement de la comète à travers le ciel. Les abondantes quantités de gaz et de poussière crachées par la comète apparaissent en rouge sur cette image car elles sont très froides, beaucoup plus froides que les étoiles de fond. (NASA)

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

Mainzer dit: «Ces objets sont intrinsèquement intéressants parce que certains sont considérés comme aussi anciens que le matériau d'origine qui a constitué le système solaire.

«L'une des choses que nous avons découvertes est que les membres de la haute direction visés sont assez divers dans leur composition.»

Mainzer souhaite maintenant utiliser les avancées de la technologie des caméras pour aider à la recherche de géocroiseurs. Elle déclare: «Nous proposons à la NASA un nouveau télescope, la caméra d'objet proche de la Terre (NEOCam), pour effectuer un travail beaucoup plus complet de cartographie des emplacements des astéroïdes et de mesure de leur taille.»

Bien sûr, la NASA n'est pas la seule agence spatiale à essayer de comprendre les objets géocroiseurs - la mission Hayabusa 2 de la Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) prévoit de recueillir des échantillons d'un astéroïde. Dans sa présentation, Mainzer explique comment la NASA travaille avec la communauté spatiale mondiale dans un effort international pour défendre la planète contre l'impact des objets géocroiseurs.