Les dessous de la découverte des 19 nouveaux astéroïdes interstellaires

La découverte de la première population d'astéroïdes interstellaires ne s'est pas faite sur la base d'observations mais avec d'étonnantes simulations numériques nécessitant des millions de clones d'orbites et des dizaines de journées de calcul. Fathi Namouni, astronome et chercheur du CNRS au Laboratoire Lagrange de l'Observatoire de la Côte d'Azur nous explique comment, avec sa collègue Helena Morais, ils ont mis au point ces simulations très précises des orbites de ces astéroïdes permettant de « remonter le temps » et de retrouver leurs positions passées, au-delà de notre Système solaire.

L'étonnante découverte de 19 astéroïdes interstellaires a été rendue possible grâce à des simulations qu'ont pu réaliser Fathi Namouni, chercheur du CNRS au laboratoire Lagrange à l'observatoire de la Côte d'Azur (France) et sa consœur, le Dr Maria Helena Morais, de l'Universidade Estadual Paulista (Brésil).

Ces simulations ont été réalisées au Mésocentre de calcul intensif Sigamm (Simulations intensives en géophysique, astronomie, mécanique et mathématiques) de l'Observatoire de la Côte d'Azur. Elles ont consisté à reproduire le Système solaire et simuler l'orbite de ces objets jusqu'à l'époque où la formation des planètes s'est terminée, il y a plus ou moins 4,5 milliards d'années.

En complément des observatoires spatiaux et terrestres, les simulations numériques sont donc une autre façon de faire de l'astronomie. Cette technique moderne, qui s'appuie sur le big data et le calcul intensif, est devenue, comme dans d'autres domaines, un métier à part entière de la recherche en astronomie.

Si les simulations numériques sont essentiellement utilisées pour tester des théories, Fathi Namouni et Maria Helena Morais nous montrent qu'elles peuvent être utilisées pour reproduire des scènes passées, vieilles de plusieurs milliards d'années. Scènes qu'aucun observatoire spatial ou terrestre pourrait imager, quelles que soient les longueurs d'ondes.

VOIR AUSSIDécouverte d'au moins 19 astéroïdes d'origine extrasolaire !

Laissons la parole à Fathi Namouni

Futura : Comment simule-t-on l'histoire de 19 astéroïdes ?

Fathi Namouni : Pour chaque astéroïde, nous répliquons son orbite en 1 million de clones pour couvrir avec une grande précision l'erreur observationnelle de son orbite. Ensuite, nous simulons le mouvement de chacun des clones en remontant le temps à 4,5 milliards d'années dans le passé, l'époque où le disque qui avait donné naissance à tous les astéroïdes nés autour du soleil était compact. Compact veut dire qu'il était quasiment plat et ne s'étendait pas au-delà de l'orbite actuelle de Neptune (situé à 40 fois la distance Terre-Soleil).

Quelles données obtenez-vous ?

Fathi Namouni : Nous obtenons de l'essaim de clones, pour un astéroïde donné, une distribution statistique (ou de probabilité) qui représente les attributs de l'orbite originelle. La dispersion statistique des clones est due au phénomène du chaos. Nous utilisons la distribution statistique pour connaître les propriétés orbitales originelles de l'astéroïde en question 4,5 milliards d'années dans le passé.

Quelle puissance de calcul a été nécessaire ?

Fathi Namouni : Nous avons utilisé la machine Sigamm hébergée à l'Observatoire de la Côte d'Azur. Sa capacité de calcul est de 52 Tera-Flops (52 x 10^12 Opérations FLottantes par Seconde).

Combien de temps ont duré ces simulations ?

Fathi Namouni : Pour chaque astéroïde, le calcul aurait pris deux semaines si j'avais eu la machine pour moi tout seul. Dans la pratique, comme la machine est partagée avec d'autres utilisateurs, un mois par astéroïde a été nécessaire, soit 20 mois pour toute l'étude.

Comment s'assurer que les résultats ne sont pas faussés, voire qu'ils ne comportent pas d'erreurs de calcul ?

Fathi Namouni : Les résultats sont robustes, car notre simulation n'est pas un modèle de formation à paramètres dont l'issue dépend de la valeur de ces paramètres comme par exemple les modèles où l'on part d'un disque de planétésimaux, et on essaie de voir comment obtenir la configuration actuelle du système solaire. Nous simulons précisément le mouvement de chaque clone. Le seul paramètre qui entre dans cette étude est la taille de l'échantillon de clones pour chaque object (1 million). Si je pouvais mettre 1 milliard de clones, les courbes des distributions de probabilité seront bien plus lisses mais ne changeront pas. Au contraire, si j'avais mis 100.000 clones par objet, les courbes auraient été plus « pixélisées ». Les courbes ne changent pas car il n'y a aucun paramètre dans la simulation du mouvement d'un clone.

Cette simulation numérique a-t-elle permis d'autres découvertes ?

Fathi Namouni : Oui. Elle a mis en évidence des faits auxquels nous ne nous attendions pas. Par exemple, une des surprises a été que 8 des 17 Centaures ont des temps médians de vie très similaires (regroupés autour de 2,4 millions d'années avec une dispersion de 0,2 million d'années). Ce genre de regroupement n'a jamais été mis en évidence et pourrait indiquer que ces corps ont été capturés dans un même et unique évènement. On ne peut pas actuellement prouver que cet évènement a eu lieu car la résolution d'1 million de clones par objet n'est pas suffisante pour ce type de diagnostic.

Le système planétaire d'origine de ces astéroïdes a-t-il été localisé ?

Fathi Namouni : Non. Nous arrêtons la simulation à 4,5 milliards d'années dans le passé. Pour avoir une idée de l'origine de ces objets, il faudrait simuler leur processus de capture dans l'amas stellaire où est né le Soleil.

Quelle est l'étape suivante ?

Fathi Namouni : Dans l'immédiat, c'est monter en puissance de calcul (Peta-Flops) et augmenter le nombre de clones à 100 millions afin de lisser les probabilités de distribution et découvrir les évènements où les captures simultanées ont lieu. Comme cela, on pourra associer les centaures à des groupes de capture commune. Cela nous aidera à comprendre leur origine.

Un de ces 19 objets vous paraît-il intéressant pour envisager d'envoyer une sonde autour, voire un atterrisseur ?

Fathi Namouni : On ne connait pas vraiment les masses précises ; du coup, on ne peut pas faire de choix. Quand ces objets seront mieux observés, nous pourrons définir la cible optimale non seulement par rapport à la taille mais aussi par rapport à sa vitesse relative par rapport à la Terre afin de pouvoir non seulement s'en approcher mais peut-être s'y poser.

Source: https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/asteroides-dessous-decouverte-19-nouveaux-asteroides-interstellaires-80727/?fbclid=IwAR2LwNkG0iJ4Y3fposuiNgyfV8la1DKHi8xbhE6yePc3MkmYfUMO11eAIFk#utm_content=futura&utm_medium=social&utm_source=facebook.com&utm_campaign=futura

Les secrets de la naissance d'Arrokoth, l'astéroïde le plus lointain jamais visité

Arrokoth est un astéroïde singulier à plus d'un titre. D'abord parce qu'il est l'objet le plus éloigné jamais visité par une sonde. Ensuite parce qu'il présente une forme et des caractéristiques étonnantes. Mais des astronomes proposent aujourd'hui une explication.

C'est pour étudier la planète naine Pluton que la sonde de la Nasa New Horizons a été lancée en 2006. Mais, les ressources de l'engin le permettant, l'occasion était trop belle de ne pas en profiter pour rendre une petite visite à un étrange objet de la ceinture de Kuiper : un astéroïde connu sous le nom de 2014 MU69 et depuis, rebaptisé Arrokoth.

Lorsque les premières images de New Horizons sont arrivées aux astronomes, ils l'ont d'abord surnommé le bonhomme de neige. En référence à sa forme très particulière. L'astéroïde se compose en effet de deux lobes de tailles différentes, comme s'il était le produit de deux objets plus petits qui seraient entrés en collision.

De nombreuses théories ont été avancées, depuis, pour expliquer cette forme et les propriétés particulières d'Arrokoth. Notamment sa vitesse de rotation lente et son grand angle d'inclinaison -- de 98° par rapport au plan de son orbite autour du Soleil. Mais sans réel succès. Jusqu'à aujourd'hui. Une équipe germano-israélienne est parvenue à expliquer, à l'aide de calculs analytiques et de simulations détaillées, la formation de cet astéroïde.

Francis Villatoro@emulenews

The wide-binary origin of (2014) MU69-like Kuiper belt contact binaries. Arrokoth binary shape results from semi-secular perturbations. https://www.nature.com/articles/s41586-020-2194-z …

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11:07 - 24 avr. 2020

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Une lente collision

Les chercheurs estiment qu'une simple collision à grande vitesse entre deux objets aléatoires dans la ceinture de Kuiper mènerait à leur destruction. Car ils sont probablement constitués principalement de glaces « molles ». Ils remarquent aussi que si les deux corps qui forment Arrokoth avaient été en orbite l'un autour de l'autre -- comme la Lune autour de la Terre -- puis étaient partis sur une trajectoire en spirale pour se rapprocher lentement et enfin établir un contact, la vitesse de rotation de l'astéroïde aurait été extrêmement élevée. Or la rotation complète d'Arrokoth prend 15,92 heures. Ce qui est relativement lent.

Ainsi dans leur nouveau modèle, les astronomes ont considéré le problème comme un problème à trois corps : deux astéroïdes qui tournent l'un autour de l'autre et ensemble autour du Soleil. Une dynamique complexe et chaotique. Et leurs conclusions sont les suivantes : le système est passé d'une orbite large et relativement circulaire à une orbite elliptique très excentrique. Des trajectoires qui ont mené à une collision lente et non destructrice, donnant naissance à un astéroïde en rotation lente et très incliné.

Se basant sur un tel modèle, les simulations ont donné des résultats « ressemblant étroitement » à Arrokoth. Les chercheurs observent même que beaucoup d'autres objets de la ceinture de Kuiper ont pu être soumis à un processus similaire. Y compris le système Pluton/Charon.

Source: https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/asteroides-secrets-naissance-arrokoth-asteroide-plus-lointain-jamais-visite-80742/?fbclid=IwAR3FLU5IpbHV_QiYTV5XYfJsh2WP_umVK_NtJQB0f1mdD_AInINIDctjAi0#utm_content=futura&utm_medium=social&utm_source=facebook.com&utm_campaign=futura

Voilà à quoi ressemble l'astéroïde qui « frôlera » la Terre le 29 avril

Publié le 25/04/2020 à 10h28

L'astéroïde (52768) 1998 OR₂, qui passera à 6,29 millions de kilomètres de la Terre le 29 avril prochain à 9 h 56 TU (11 h 56 heure de Paris), a été observé par le radiotélescope d'Arecibo. Le réflecteur sphérique de 305 mètres de diamètre (le deuxième plus grand au monde), installé dans le nord de l'île de Porto Rico, a visé le petit corps ce samedi 18 avril 2020, ce qui a permis de préciser les dimensions de l'astéroïde et d'avoir une idée plus précise de sa forme. Ce membre du groupe des astéroïdes Amor (c'est-à-dire qui peut approcher la Terre mais dont l'orbite est entièrement extérieure à celle de la Terre) mesure environ deux kilomètre de large.

POUR EN SAVOIR PLUS

Non, l'astéroïde 1998 OR2 ne menace pas la Terre !

Article de Nathalie Mayer, publié le 07/03/2020

Les astronomes le connaissent sous le nom de (52768) 1998 OR₂ et depuis quelques jours, il affole les réseaux sociaux. Sans doute parce qu'il est supposé mesurer environ deux kilomètres de diamètre, une taille qui lui permettrait, s'il entrait en collision avec la Terre, de dévaster notre planète entière. Depuis sa découverte en 1998, il est étroitement surveillé par les chercheurs.

Dr James O'Donoghue✔@physicsJ

Hey Earth, about that asteroid in the news, 52768(1998 OR2), it will pass by Earth at a distance over SIXTEEN times farther than our Moon! I put that *distance* to scale in the diagram below and made Earth/Moon larger so you can see them

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15:25 - 4 mars 2020

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Et c'est ainsi qu'ils ont pu établir que le 29 avril prochain, 1998 OR₂ passera « à proximité » de la Terre. Mais ils précisent tout de même que cette « proximité » s'établira à près de 6,3 millions de kilomètres ! Soit 16 fois la distance qui nous sépare de la Lune.

Pas de quoi, donc, craindre une collision qui sonnerait la fin de l'humanité ! James O'Donoghue, astronome, appelle à ce que les médias cesse de crier au loup alors que les chercheurs détectent chaque semaine plusieurs astéroïdes qui passent à cette proximité de notre Terre.

Source: https://www.futura-sciences.com/sciences/breves/asteroides-voila-ressemble-asteroide-frolera-terre-29-avril-2081/?fbclid=IwAR2QnYvOnlpmSueR8X76f-pZmRO4Kaz0k4N81MnBri5J7SxH73UXdCzkdhs#utm_content=futura&utm_medium=social&utm_source=facebook.com&utm_campaign=futura

Découverte d'au moins 19 astéroïdes d'origine extrasolaire !

Deux scientifiques, le Français Fathi Namouni, astronome à l'Observatoire de la Côte d'Azur (France) et sa consœur le Dr Maria Helena Morais de l'Universidade Estadual Paulista (Brésil), annoncent avoir découvert, à l'aide d'une simulation numérique, la première population d'astéroïdes « venus d'ailleurs » qui aurait été capturée par notre Système solaire, il y a près de 4,5 milliards d'années ! 

Après la découverte des deux premiers objets interstellaires traversant le Système solaire, ‘Oumuamua en octobre 2017 et 2I/Borisov en août 2019, de nombreux astronomes étaient convaincus que ces objets sont plus courants qu'on ne le pense. Avec des moyens d'observations spatiaux et terrestres qui se perfectionnent à chaque changement de génération, on s'attend à découvrir bien plus de ces objets dans les années à venir. Aujourd'hui, Fathi Namouni, astronome à l'Observatoire de la Côte d'Azur (France) et sa consœur, le Dr Maria Helena Morais de l'Universidade Estadual Paulista (Brésil), annoncent la découverte de 19 astéroïdes d'origine extrasolaire présents dans le Système solaire depuis sa formation, il y a quelque 4,5 milliards d'années.

Leurs travaux, qui s'appuient sur des simulations numériques rendues possibles grâce au Mésocentre de calcul intensif SIGAMM de l'Observatoire de la Côte d'Azur, prouvent que ces 19 objets ont tous orbité autour d'une autre étoile avant de rejoindre notre système ! Ces travaux sont publiés dans la revue MNRAS, le 23 avril 2020.

Précisons que cette découverte porte sur l'origine de ces objets et non pas sur leur existence. Ces 19 astéroïdes ne sont pas inconnus des astronomes. Dix-sept appartiennent à la famille des Centaures et deux sont des objets transneptuniens. Ces deux catégories d'objets rassemblent probablement les corps les plus primitifs du Système solaire car ils contiennent le matériau thermiquement le moins perturbé. Quant aux Centaures, ils ont comme autre particularité, qui interroge, des orbites pour le moins surprenantes avec des excentricités modérées à élevées et pouvant être inclinées de quelques degrés par rapport au plan invariable du Système solaire à près de 180°, entraînant un mouvement rétrograde. L'origine de ces deux populations d'objets a toujours été un sujet de débat.

Comme le montre l'étude des chercheurs, ces 19 astéroïdes proviennent de l'extérieur du Système solaire. Ils auraient été capturés par le Soleil à un autre système planétaire en formation alors situé à proximité du Soleil et sa sphère d'influence gravitationnelle. À cette époque, celui-ci se trouvait alors dans un amas d'étoiles où la proximité donnait lieu à de fortes interactions gravitationnelles qui ont permis aux différents systèmes de capturer des astéroïdes d'un autre système. À la différence des astéroïdes 'Oumuamua et 2I/Borisov, qui ne sont que de passage dans notre système, ces 19 astéroïdes sont présents depuis presque la naissance du Système solaire.

Des astéroïdes bien au-delà de la sphère d’influence gravitationnelle du Soleil

Contrairement à 'Oumuamua et 2I/Borisov qui ont été découverts par des observations directes, ce sont des simulations numériques, conçues pour retracer l'histoire des premiers instants du Système solaire, qui ont permis aux deux astronomes de déterminer l'origine extrasolaire de ces 19 astéroïdes. Pour la retracer, les deux chercheurs ont mis au point une simulation très précise des orbites de ces astéroïdes permettant de « remonter le temps » et de retrouver leurs positions passées.

À l'époque de la formation du Système solaire, les simulations numériques indiquent que si les objets de notre système gravitaient déjà autour du Soleil il y a 4,5 milliards d'années dans le même plan du disque de poussières et de gaz dans lequel ils s'étaient formés, ces 19 Centaures devaient se trouver dans un plan perpendiculaire aux mouvements planétaires à cette époque, mais aussi qu'ils se trouvaient loin du disque à l'origine des astéroïdes de notre système. 

Cette découverte de toute une population d'astéroïdes interstellaires est une rare occasion d'améliorer nos connaissances sur l'histoire de la formation du Système solaire sous un angle très inhabituel. À partir des spectres qui seront réalisés dans le futur, pour voir s'ils sont différents de ceux des astéroïdes de notre Système solaire, les astronomes pourront se faire une idée précise des différences de composition physique et chimique entre ces deux origines. Les astronomes souhaitent également comprendre le processus de capture de ces astéroïdes et le rôle qu'a pu avoir la matière interstellaire dans l'enrichissement chimique du Système solaire et façonner son évolution.

Futures cibles de la mission Comet Interceptor ?

Cette découverte renforce l'attrait d'une mission à destination de cette population d'astéroïdes, qui pourrait devenir une priorité. La mission Comet Interceptor de l'Agence spatiale européenne (ESA), sélectionnée en juin 2019, a pour particularité de ne pas avoir de cibles ! En effet, plutôt que d'attribuer une cible connue bien avant le lancement de la mission, l'ESA a décidé d'innover. Comet Interceptor sera positionnée au point de Lagrange 2 et se mettra en chasse dès qu'une comète à longue période, ou un objet interstellaire, entrera dans le Système solaire interne. Mais, comme le suggèrent, déjà, quelques astronomes, plutôt que d'attendre l'arrivée dans le Système solaire d'un nouveau 'Oumuamua, l'agence spatiale européenne devrait étudier la faisabilité technique d'attribuer comme cible à cette mission, un ou plusieurs de ces 19 astéroïdes extrasolaires. À suivre donc.

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Ce sont tous les astéroïdes connus dans notre Système solaire  Regardez comme ils sont nombreux : voici tous les astéroïdes identifiés par les astronomes depuis le premier découvert en 1801. Le nombre de découvertes a littéralement bondi depuis la fin du XXe siècle. 

Source: https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/objet-interstellaire-decouverte-moins-19-asteroides-origine-extrasolaire-80705/?fbclid=IwAR1FExyJZiAqQ1ypuU12kJAYfU54kuCRRqXcqBpCUfW3Od_DyayaLK4uaWY#utm_content=futura&utm_medium=social&utm_source=facebook.com&utm_campaign=futura

La sonde Osiris-Rex effleure la surface de l'astéroïde Bennu

Publié le 19/04/2020 à 18h25

La mission de la Nasa Osiris-Rex a pour objectif d'étudier l'astéroïde Bennu, un rocher de moins de 500 mètres de diamètre. Ce mardi 14 avril 2020, la sonde a mené avec succès une première répétition des opérations qui la mèneront, à la fin du mois d'août prochain, à récupérer au moins 60 grammes d'échantillons sur l'astéroïde pour les ramener vers la Terre -- d'ici 2023 -- en vue d'analyses approfondies.

NASA's OSIRIS-REx✔@OSIRISREx

Wanted to share my closest view yet of asteroid Bennu from yesterday’s rehearsal!

This series of images was captured during the 10-minute span between the Checkpoint burn, ~394 ft (120 m) above the surface, and the back-away burn, which occurred ~213 ft (65 m) above the surface.

7 600

23:38 - 15 avr. 2020

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L'objectif était de tester les deux premières opérations de la manœuvre. D'abord, la capacité d'Osiris-Rex à déployer son bras d'échantillonnage -- appelé Touche-And-Go Sample Acquisition Mechanism (TAGSAM) et que l'on découvre au centre des images prises par la Nasa. Ensuite, sa capacité à s'approcher de manière autonome de Bennu.

Il a d'abord fallu tirer la sonde de son orbite à environ un kilomètre de l'astéroïde. Puis le Tagsam a été étendu sans encombre. Et un programme de navigation automatique -- qui repose sur la comparaison des images en temps réel avec celles de la banque d'images d'Osiris-Rex -- a guidé la sonde dans sa descente. À une altitude de 125 mètres, une sorte de chute à faible vitesse a commencé. Elle s'est achevée près de dix minutes plus tard, à 65 mètres de la surface de Bennu.

Le prochain exercice est prévu le 23 juin 2020. Il amènera Osiris-Rex à seulement 25 mètres du sol de l'astéroïde.