Crédit d'image: NASA / JPL
Les astronomes ont longtemps soutenu que les collisions étaient la principale cause de la rotation des astéroïdes, mais de nouvelles recherches indiquent que cela pourrait être quelque chose de beaucoup plus doux: la lumière du soleil. Dans une étude récente réalisée par le Southwest Research Institute (SwRI) et l'Université Charles (Prague), les astronomes ont calculé que l'effet de millions et même de milliards d'années de pression solaire peut faire tourner un astéroïde si vite qu'il peut voler en éclats; d'autres peuvent être arrêtés complètement.
Une nouvelle étude menée par des chercheurs du Southwest Research Institute (SwRI) et de l'Université Charles (Prague) a révélé que la lumière du soleil peut avoir des effets étonnamment importants sur les spins des petits astéroïdes. L'étude indique que la lumière du soleil peut jouer un rôle plus important dans la détermination des taux de rotation des astéroïdes que les collisions, qui étaient auparavant censées contrôler les taux de rotation des astéroïdes. Les résultats seront publiés dans le numéro du 11 septembre de Nature.
David Vokrouhlicky (Université Charles), David Nesvorny et William Bottke (tous deux du Département d'études spatiales de la SwRI) ont mené l'étude, qui a montré que la lumière solaire absorbée et réémise sur des millions ou des milliards d'années peut faire tourner certains astéroïdes si rapidement qu'ils pourraient potentiellement se séparer. Dans d'autres cas, cela peut presque les empêcher de tourner complètement. L'équipe a même noté que les effets de la lumière du soleil, combinés aux remorqueurs gravitationnels des planètes, peuvent lentement forcer les pôles de rotation des astéroïdes à pointer dans la même direction.
Jusqu'à récemment, les chercheurs pensaient que les impacts d'astéroïdes contrôlaient la vitesse de rotation et la direction des petits astéroïdes flottant dans l'espace. Les états de rotation inhabituels de 10 astéroïdes observés par Stephen Slivan, chercheur au Massachusetts Institute of Technology, ont cependant mis en doute cette idée. Les astéroïdes de Slivan, les premiers dans la gamme de 15 à 25 milles de diamètre à avoir étudié leurs spins en détail, font partie de la famille des astéroïdes de Koronis, un amas de fragments d'astéroïdes produits par une collision très énergique il y a des milliards d'années. Slivan a constaté que non seulement quatre de ces astéroïdes tournent à presque la même vitesse, mais ils ont également des axes de rotation qui pointent dans la même direction.
«Les données montrent clairement que l'alignement des vecteurs de spin est réel, mais la façon dont ils sont parvenus de cette façon a été un grand casse-tête», explique Slivan. "Je suis ravi que d'autres trouvent que ce problème est intéressant."
«Pour imaginer à quel point ces astéroïdes sont vraiment étranges, imaginez qu'on vous ait remis une boîte de toupies juste au moment où vous vous apprêtiez à vous lancer à bord de la navette spatiale. Compte tenu de toutes les secousses produites par le lancement, vous vous attendriez à ce que les sommets aient des vitesses et des orientations de rotation différentes au moment où vous avez atteint l'orbite », explique Bottke. «Au lieu de cela, imaginez votre surprise en ouvrant la boîte si les sommets tournaient tous à la même vitesse et avaient leurs poignées pointées vers la constellation de Cassiopée. Maintenant, augmentez la taille des sommets d'un facteur d'un million et prétendez que le rebond lors du lancement équivaut à des milliards d'années de collisions d'astéroïdes. C'est l'étrange situation dans laquelle nous nous trouvons. »
Les six astéroïdes restants étudiés par Slivan ont soit des taux de rotation extrêmement lents, de sorte qu'ils tournent plus lentement que l'aiguille des heures d'une horloge, soit des taux de rotation très rapides, de sorte qu'ils sont près de la limite au-delà de laquelle le matériau en vrac à la surface d'un astéroïde s'envolerait.
«On pourrait s'attendre à ce que les collisions aient randomisé ces taux de rotation. Ce fut une grande surprise de trouver un groupe d'astéroïdes avec des états de spin si étranges », explique Nesvorny.
Pour expliquer les états de rotation des astéroïdes de la famille Koronis, Vokrouhlicky, Nesvorny et Bottke ont étudié comment les astéroïdes réfléchissent et absorbent la lumière du soleil et redirigent cette énergie sous forme de chaleur. Ils ont découvert que, bien que la force de recul produite par la reradiation de la lumière solaire soit minuscule, elle peut encore modifier considérablement la vitesse de rotation et la direction des pôles d'un astéroïde s'il a le temps d'agir.
«Comme l'histoire de la tortue et du lièvre, la lumière du soleil lente et régulière l'emporte sur la secousse rapide, mais moins efficace, des collisions entre astéroïdes. La lumière du soleil dans l'espace ne s'arrête jamais », explique Bottke,« et la plupart des astéroïdes en ont été exposés à cause de leur âge. »
À l'aide de simulations informatiques, l'équipe a montré que la lumière du soleil augmentait et diminuait lentement les taux de rotation des astéroïdes de la famille Koronis depuis leur formation il y a 2 à 3 milliards d'années. Plus remarquable, ils ont constaté que certains astéroïdes simulés étaient capturés dans un état de rotation spécial qui forçait l'oscillation de l'axe de rotation de l'astéroïde (produite par des perturbations gravitationnelles du soleil) à "battre" à la même fréquence que l'oscillation de l'orbite de l'astéroïde ( produites par les perturbations gravitationnelles des planètes). Cet état, appelé résonance spin-orbite, peut entraîner la vitesse de rotation et l’axe de rotation d’un astéroïde à des valeurs particulières.
"Ces résultats nous donnent une nouvelle façon de voir les astéroïdes", explique Vokroulicky. «Nous espérons que ce travail stimulera les études d'observation dans de nombreuses régions différentes de la principale ceinture d'astéroïdes. Nous n'avons fait qu'effleurer la surface de ce problème intéressant. »
Source originale: Communiqué de presse SWRI
