Les NEO
Near Earth Objects
L'observation des "petits corps" du système solaire -astéroïdes ou comètes- est tout à fait passionnante. Pour les astronomes amateurs, le suivi de ces objets par des mesures
astrométriques et
photométriques précises permet une contribution non négligeable dans la détermination de leurs éléments orbitaux. Parmi ces objets les
NEO, pour
Near Earth Objects (objets proches de la Terre) ont un statut privilégié parce que, comme leur nom l'indique, leur orbite est proche de celle de notre planète. Même si le concept de
NEO et l'étude de ces objets date d'une cinquantaine d'années, une de leur caractéristique est connue depuis toujours et observable chaque nuit : il leur arrive de tomber sur Terre, ce qui se manifeste le plus souvent par une "étoile filante". C'est ainsi que des centaines de météorites, pour un poids total de quelques kilos, tombent chaque année sur notre planète.
Dans un premier temps, même si cela nous éloigne quelque peu de notre préoccupation, il ne me semble pas inutile de commencer par un bref rappel de ce qui se passe quand un de ces "cailloux" tombe sur Terre, et quelles en sont les conséquences.
Quand les NEO nous tombent sur la tête
On estime que 90% des objets qui pourraient entrer en collision avec la Terre, astéroïdes ou comètes, sont des
NEO. Les 10% restants sont constitués de comètes à période moyenne ou longue, c'est-à-dire supérieure à 20 ans. On distingue trois catégories parmi les objets qui provoquent des impacts :
Catégorie 1 :
les corps de 10 à 100 mètres de diamètreDes objets d'une taille proche de 10 mètres entrent en collision avec la Terre en moyenne
une fois tous les 10 ans et ceux d'un diamètre de l'ordre de
100 mètres plusieurs fois par millénaire. Un exemple très célèbre de ce genre d'impact est celui de
Tunguska. Un corps, de
probablement 60 mètres de diamètre s'est désintégré à une altitude d'environ
8 kilomètres. L'énergie dégagée, entre
12 à 20 mégatonnes, a détruit les arbres de la forêt dans un
rayon de 20 kilomètres !
TUNGUSKA - 1908
Photographie : Smithsonian Intitution - J. Pike
Catégorie 2 :
Les corps de 100 mètres à 1 kilomètre de diamètreLes astéroïdes de
plus de 100 mètres de diamètre ont toutes les chances d'atteindre le sol et
creuser un cratère. Ce type d'évènement se produit en moyenne
tous les 5000 ans et laisse un cratère d'environ
3 kilomètres de diamètre. Bien entendu les dégâts causés par un tel désastre s'étendent sur
plusieurs dizaines de kilomètres et auraient certainement des conséquences au
niveau planétaire, comme par exemple une
modification chimique de l'atmosphère et un
refroidissement climatique à l'énorme quantité de poussières projetées dans l'atmosphère.
Catégorie 3 :
Les corps de 1 à 5 kilomètres de diamètreIl reste encore beaucoup d'études à mener pour mieux comprendre ce qui pourrait se passer si un corps de cette taille tombait sur Terre, mais il est certain que les conséquences d'un tel cataclysme seraient planétaires : un
cratère de 10 à 15 kilomètres (pour une météorite d'un kilomètre de diamètre), un incendie colossal, une atmosphère saturée de poussière qui pourrait plonger la terre dans l'obscurité totale
pendant plusieurs mois.
Les études semblent montrer qu'une collision avec un astéroïde de 2 kilomètres de diamètre menacerait sérieusement la vie sur notre planète, or des impacts avec des objets de cette taille surviennent plusieurs fois
par million d'années...
NEO, ECA, ECC...
Les
NEO sont des astéroïdes ou des comètes dont l'orbite amène ces objets à proximité de la Terre. Parmi les astéroïdes, les
NEO ne font pas partie de la ceinture d'astéroïdes et sont classés en trois grandes familles :
Les astéroïdes "
Amor"
On en connaît plus de 200 aujourd'hui dont 74 ont eu une numérotation définitive. Il s'agit d'astéroïdes dont l'orbite entrecoupe celle de Mars sans atteindre celle de la Terre. A leur périhélie, ces objets sont distants de 1 à 1.3 Unité Astronomique du Soleil.
Les astéroïdes "
Apollo"
Ils sont près de 200 recensés aujourd'hui, dont 65 ont une numérotation définitive. L'orbite de ces objets entrecoupe celle de la Terre et leur demi-grand axe est supérieur à 1 UA.
Les astéroïdes "
Aten"
Ils sont près d'une trentaine recensés, dont 9 avec une numérotation définitive. L'orbite des objets de cette famille se situe à l'intérieur de celle de notre planète : leur demi-grand axe est inférieur à 1 UA. Ils peuvent croiser l'orbite de la Terre à leur aphélie.
Il n'est peut-être pas inutile de rappeler qu'
une unité astronomique est égale à
148 millions de kilomètres, c'est-à-dire la
distance moyenne de la Terre au Soleil.
La Lune, distante en moyenne de
384000 kilomètres de la Terre, est donc à environ
0.0026 UA.
Les ECA et ECC
En fait, si on s'attache plus particulièrement aux astéroïdes qui peuvent entrer en collision avec la Terre, il faut développer un autre concept que celui d'
Amor, d'
Apollo ou d'
Aten : celui d'
ECA, pour
Earth-Crossing Asteroïd (littéralement : "astéroïde qui croise la Terre"). C'est l'astronome
Shoemaker qui en a donné la définition : il s'agit d'un objet qui se déplace sur une trajectoire qui pourrait le faire entrer dans la "
zone de capture" de la Terre, ceci étant le résultat de perturbations gravitationnelles de la Terre et d'autres planètes sur de longues échelles de temps, c'est-à-dire plusieurs dizaines de milliers d'années. Il en résulte que pour chaque
NEO il faut attendre d'avoir des éléments orbitaux précis pour pouvoir calculer s'il s'agit d'un
ECA ou pas.
On définit de la même manière les
ECC,
Earth-Crossing Comet ("comète qui croise la Terre").
On estime qu'il y a environ
2 100 ECA de plus de
1 kilomètre de diamètre,
9 200 de plus de
500 mètres et
320 000 de plus de
100 mètres. Parmi eux, 2% sont des astéroïdes de type
Aten, 75% de type
Apollo et 23% de type
Amor.
J'invite ceux qui souhaitent approfondir le sujet à se rendre sur le site de la
NASA "
The Spaceguard Survey" dont je me suis largement inspiré pour cette première partie. Vous y trouverez, sur une soixantaine de pages tout à fait intéressantes, la description complète de ce projet lancé au début des années 90 : fondements théoriques, techniques d'observation, chances de détection, etc.
Venons-en à l'observation par des astronomes amateurs de ce type d'objets.
L'astéroïde 1998BY07 enregistré le 15 février 1998 alors qu'il était 0.05 UA de la Terre. Avec 120 secondes d'intégration, son déplacement est tel qu'il apparaît, en haut de l'écran, sous la forme d'un trait.
Comparaison de deux observations d'astéroïdes
Pour l'observateur, les
NEO se distinguent souvent par plusieurs caractéristiques dont il va falloir tenir compte lors de la réalisation des images. Comme exemple, comparons ces deux animations :
Astéroïde 2054 (Gawain) le 15 février 1998
Observateurs : P.Buttani, R.Philipps
Découvert au
Mont Palomar en 1960,
Gawain est un astéroïde "classique" de 25 kilomètres de diamètre, dont les éléments orbitaux sont bien connus. Lors de cette observation, il était à la magnitude 16, avait un mouvement angulaire de 24" d'arc par heure et était distant de 1.7 UA de la Terre.
Astéroïde 1998BY07 le 15 février 1998Observateurs : P.Buttani, R.Philipps
1998BY07 est un astéroïde découvert le 22 janvier 1998 à
Kitt Peak. Ses dimensions sont de l'ordre de quatre cent mètres. Il suit une orbite elliptique très excentrique (e=0,60) qui croise l'orbite terrestre, c'est un astéroïde
géocroiseur de la classe des objets "
Apollo". Lors de cette observation, il était à la magnitude 16, avait un mouvement angulaire de 420" d'arc par heure et était distant de 0.05 UA de la Terre.
Commençons par noter les points communs entre ces deux images :
- L'objet qui se déplace est ponctuel, il s'agit bien d'
astéroïdes, et non de
comètes.
- Les deux astéroïdes sont a la magnitude 16, dans les mêmes conditions d'observation, avec la même résolution.
- L'orientation du champ est la même, le
Nord est en haut, l'
Est à gauche.
- Le temps écoulé entre chaque image est de l'ordre de 5 minutes dans chacune des deux séries.
Pourtant, ces deux images sont très différentes. En quoi ?1/ Le mouvement des astéroïdesBien entendu, ce qui frappe au premier abord c'est la rapidité de déplacement
1998BY07, à tel point que sur la troisième image il est juste sur le bord du champ. Cet astéroïde était très proche de la Terre au moment de la prise de vue, il est normal que son mouvement apparent soit plus rapide que celui de
Gawain qui se déplace de quelques pixels à peine. Lors de la préparation de l'observation d'un astéroïde proche de la Terre, il faut donc disposer d'
éphémérides qui vont d'heure en heure si on veut avoir toutes les chances de les trouver. Pour vous aider vous pouvez demander ces éphémérides sur le site de l'
Observatoire de Lowell, rubrique
ASTEPH (
http://asteroid.lowell.edu/cgi-bin/koehn/asteph ). Il suffit de donner son lieu d'observation, la date souhaitée et le nom d'un astéroïde pour obtenir des éphémérides précises.
Il faut aussi noter que
1998BY07 se dirige vers le
Nord, alors que
Gavain, lui, va vers l'
Ouest. Les astéroïdes "
classiques" suivent grosso modo l'écliptique et apparaissent comme se déplaçant soit d'
Est en Ouest, soit d'
Ouest en Est. Ainsi, revenez sur l'image de
Gawain, vous y trouverez
en haut à droite,
un autre astéroïde, beaucoup plus faible : il s'agit de
1998BH30. Il suit le même mouvement que
Gawain. Les autres astéroïdes,eux, peuvent avoir des mouvements beaucoup plus exotiques.
2/ Le temps d'intégrationDans le cas de
1998BY07, le mouvement angulaire est tellement important qu'il n'est pas question de faire des intégrations de plus de quelques secondes (cf. image de 120 secondes d'intégrations). Ici, le calcul montrait qu'on pouvait aller jusqu'à 30 secondes de pose, au delà le "flou de bouger" de l'astéroïde est trop important et risque d'empêcher des mesures précises.
Il peut y avoir des cas limite.
3/ Les erreursLes deux astéroïdes sont tous les deux de magnitude 16, et pourtant
Gawain est nettement plus facile à mettre en évidence que
1998BY07. Cela provient bien entendu de la différence de temps d'intégration : 180 secondes dans un cas, 30 secondes dans l'autre. Un temps d'intégration plus faible a aussi pour conséquence de produire une image plus "bruitée". Ce bruit de lecture vient gêner la précision des mesures. Un pré traitement des plus rigoureux est donc nécessaire pour limiter au maximum cet effet.
Autre source d'erreur : la précision de l'heure de prise de vue. Dans le cas général, une précision de l'ordre de la seconde suffit. Mais dans le cas de
6037 cité tout à l'heure, à une erreur de 1 seconde de temps correspond à une erreur de positionnement de l'astéroïde de 0.6" d'arc !
Pour en savoir plus :
http://www.astrosurf.com/ccdbazar/D-Observ.../NEO/Neo03.html...
Philippe Buttani
Club d’Astronomie de Lyon-Ampère