L’astéroïde en orbite le plus rapide découvert à l’aide de la puissante caméra à énergie sombre de 570 mégapixels

L’astéroïde le plus rapide du système solaire a été découvert au CTIO de NOIRLab à l’aide de la puissante caméra à énergie sombre (DECam) de 570 mégapixels au Chili, le nouveau voisin le plus proche du Soleil. Il y a à peine dix jours, les astronomes ont découvert un astéroïde avec la période orbitale la plus rapide de tous les astéroïdes connus du système solaire. L’orbite de l’astéroïde d’environ 1 kilomètre de diamètre l’amène à 20 millions de kilomètres (12 millions de miles ou 0,13 au) du Soleil tous les 113 jours. Le rendu de cet artiste montre l’astéroïde (ci-dessus) et la planète Mercure (ci-dessous). Crédit : CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva (engin spatial)

À environ un kilomètre de diamètre, la roche spatiale 2021 PH27 est le plus proche voisin du Soleil.

En utilisant la puissante caméra à énergie sombre (DECam) de 570 mégapixels au Chili, les astronomes ont récemment découvert un astéroïde avec la période orbitale la plus courte de tous les astéroïdes connus dans le système solaire. L’orbite de l’astéroïde d’environ 1 kilomètre de diamètre l’amène à 20 millions de kilomètres (12 millions de miles ou 0,13 au) du Soleil tous les 113 jours. L’astéroïde 2021 PH27, révélé dans les images acquises au crépuscule, a également la plus petite distance moyenne (semi-grand axe) de tous les astéroïdes connus de notre système solaire – seul Mercure a une période plus courte et un demi-grand axe plus petit. L’astéroïde est si proche du champ gravitationnel massif du Soleil qu’il subit les effets relativistes généraux les plus importants de tous les objets connus du système solaire.

Observations de découverte de 2021 PH27 du 13 août 2021. L’astéroïde a été imagé à l’intérieur de l’orbite de Mercure et a été coloré en rouge et bleu pour montrer les deux moments différents où il a été imagé lors de la nuit de découverte du 13 août 2021 – à seulement trois minutes d’intervalle. Crédit : CTIO/NOIRLab/NSF/DOE/DECam/AURA/SS Sheppard (Carnegie Institution of Science)

L’astéroïde désigné 2021 PH₂₇ a été découvert par Scott S. Sheppard de la Carnegie Institution of Science dans les données recueillies par la caméra à énergie noire (DECam) montée sur le télescope Víctor M. Blanco de 4 mètres à l’Observatoire interaméricain de Cerro Tololo (CTIO) au Chili. Les images de découverte de l’astéroïde ont été prises par Ian Dell’antonio et Shenming Fu de l’Université Brown dans le ciel crépusculaire le soir du 13 août 2021. Sheppard s’était associé à Dell’antonio et Fu tout en effectuant des observations avec DECam pour le Local Volume Complete Cluster Survey, qui étudie la plupart des amas de galaxies massifs de l’Univers local.^[1] Ils ont pris le temps d’observer certains des plus gros objets à des millions d’années-lumière pour rechercher des objets beaucoup plus petits – des astéroïdes – plus près de chez eux.

L’un des imageurs CCD à grand champ les plus performants au monde, DECam a été conçu pour le Dark Energy Survey (DES) financé par le DOE, a été construit et testé au Fermilab du DOE, et a été exploité par le DOE et la NSF entre 2013 et 2019. À l’heure actuelle, DECam est utilisé pour des programmes couvrant un large éventail de sciences. Les archives scientifiques du DECam sont conservées par le Community Science and Data Center (CSDC). CTIO et CSDC sont des programmes du NOIRLab de NSF.

L’astéroïde à période orbitale la plus rapide du système solaire a été découvert au CTIO de NOIRLab à l’aide de la puissante caméra à énergie sombre (DECam) de 570 mégapixels au Chili, le nouveau voisin le plus proche du Soleil. L’illustration montre les emplacements des planètes et de l’astéroïde lors de la nuit de découverte du 13 août 2021, tels qu’ils seraient vus d’un point de vue au-dessus du système solaire (nord). Crédit : CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva (engin spatial)

Le crépuscule, juste après le coucher du soleil ou avant le lever du soleil, est le meilleur moment pour chasser les astéroïdes qui se trouvent à l’intérieur de l’orbite terrestre, en direction des deux planètes les plus intimes, Mercure et Vénus. Comme tout astronome vous le dira, Mercure et Vénus ne semblent jamais s’éloigner très loin du Soleil dans le ciel et sont toujours mieux visibles près du lever ou du coucher du soleil. Il en va de même pour les astéroïdes qui orbitent également près du Soleil.

Après 2021 PH₂₇, David Tholen de l’Université d’Hawai’i a mesuré la position de l’astéroïde et a prédit où il pourrait être observé le lendemain soir. Par la suite, le 14 août 2021, il a été à nouveau observé par DECam, ainsi que par les télescopes Magellan de l’observatoire de Las Campanas au Chili. Puis, dans la soirée du 15, Marco Micheli de l’Agence spatiale européenne a utilisé le réseau de l’Observatoire de Las Cumbres de télescopes de 1 à 2 mètres pour l’observer depuis CTIO au Chili et depuis l’Afrique du Sud, en plus d’autres observations de DECam et Magellan, car les astronomes ont reporté leurs observations initialement prévues pour avoir une vue de l’astéroïde nouvellement trouvé.

Vue des orbites de face. L’illustration montre les emplacements des planètes et de l’astéroïde lors de la nuit de découverte du 13 août 2021, tels qu’ils seraient vus d’un point de vue dans le plan du système solaire. L’inclinaison relativement élevée de 32 degrés signifie que l’astéroïde pourrait être une comète éteinte du système solaire externe qui a été capturée dans une orbite de courte durée lors de son passage à proximité de l’une des planètes terrestres. De futures observations éclaireront davantage ses origines. Crédit : CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva (engin spatial)

“Bien que le temps du télescope pour les astronomes soit très précieux, la nature internationale et l’amour de l’inconnu rendent les astronomes très disposés à passer outre leur propre science et observations pour suivre de nouvelles découvertes intéressantes comme celle-ci”, explique Sheppard.

Les planètes et les astéroïdes gravitent autour du Soleil sur des orbites elliptiques (ou ovales), l’axe le plus large de l’ellipse ayant un rayon décrit comme le demi-grand axe. 2021 PH₂₇ a un demi-grand axe de 70 millions de kilomètres (43 millions de miles ou 0,46 au), ce qui lui donne une période orbitale de 113 jours sur une orbite allongée qui croise les orbites de Mercure et de Vénus.^[2]

Dark Energy Survey (DES), imageur Dark Energy Camera et CCD à SiDet. Crédit : DOE/FNAL/DECam/R. Hahn/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA

Il a peut-être commencé sa vie dans la ceinture d’astéroïdes principale entre Mars et Jupiter et a été délogé par les perturbations gravitationnelles des planètes intérieures qui l’ont rapproché du Soleil. Son inclinaison orbitale élevée de 32 degrés suggère, cependant, qu’il pourrait plutôt s’agir d’une comète éteinte du système solaire externe qui a été capturée dans une orbite de courte période plus proche en passant près de l’une des planètes terrestres. Les futures observations de l’astéroïde nous éclaireront davantage sur ses origines.

Son orbite est probablement aussi instable sur de longues périodes de temps, et elle finira probablement soit par entrer en collision avec Mercure, Vénus ou le Soleil dans quelques millions d’années, soit être éjectée du système solaire interne par l’influence gravitationnelle des planètes internes.

Une vue du télescope de 4 mètres Víctor M. Blanco à l’Observatoire interaméricain de Cerro Tololo au Chili. Crédit : CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/D. Munizaga

Les astronomes ont du mal à trouver ces astéroïdes intérieurs car ils sont très souvent cachés par l’éclat du Soleil. Lorsque les astéroïdes s’approchent si près de notre étoile la plus proche, ils subissent diverses contraintes, telles que les contraintes thermiques dues à la chaleur du Soleil et les contraintes physiques causées par les forces de marée gravitationnelles. Ces contraintes pourraient provoquer la rupture de certains des astéroïdes les plus fragiles.

“La fraction d’astéroïdes à l’intérieur de la Terre et de Vénus par rapport à l’extérieur nous donnera un aperçu de la force et de la composition de ces objets”, explique Sheppard. Si la population d’astéroïdes sur des orbites similaires à 2021 PH₂₇ semble épuisé, cela pourrait indiquer aux astronomes quelle fraction des astéroïdes géocroiseurs sont des tas de gravats qui sont lâchement maintenus ensemble, par opposition à des morceaux de roche solides, ce qui pourrait avoir des conséquences pour les astéroïdes qui pourraient être sur une trajectoire de collision avec la Terre et comment nous pourrait les détourner.

Télescope Víctor M. Blanco de 4 mètres à l’Observatoire interaméricain de Cerro Tololo (CTIO), un programme du NOIRLab de la NSF. Crédit : CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/R. Étincelles

« Comprendre la population d’astéroïdes à l’intérieur de l’orbite terrestre est important pour compléter le recensement des astéroïdes proches de la Terre, y compris certains des impacteurs terrestres les plus probables qui peuvent s’approcher de la Terre pendant la journée et qui ne peuvent pas être facilement découverts dans la plupart des enquêtes qui observent la nuit, loin du Soleil », explique Sheppard. Il ajoute que depuis 2021 PH₂₇ s’approche si près du Soleil, “… sa température de surface atteint près de 500 degrés C (environ 900 degrés F) à l’approche la plus proche, assez chaude pour faire fondre le plomb.”

Parce que 2021 PH₂₇ est si proche du champ gravitationnel massif du Soleil qu’il subit les effets relativistes généraux les plus importants de tous les objets connus du système solaire. Cela se traduit par une légère déviation angulaire de l’orbite elliptique de l’astéroïde au fil du temps, un mouvement appelé précession, qui équivaut à environ une minute d’arc par siècle.^[3]

L’astéroïde entre maintenant en conjonction solaire lorsque, de notre point de vue, on le voit se déplacer derrière le Soleil. Il devrait revenir à la visibilité depuis la Terre au début de 2022, lorsque de nouvelles observations pourront déterminer son orbite plus en détail, permettant à l’astéroïde d’obtenir un nom officiel.

Remarques

1. Le Local Volume Complete Cluster Survey (LoVoCCS) est un programme d’étude NOIRLab de la NSF qui utilise DECam pour mesurer la distribution de la matière noire et la population de galaxies dans 107 amas de galaxies proches. Ces expositions profondes permettront une comparaison nette des objets variables faibles lorsqu’ils sont combinés avec les données de l’observatoire Vera C. Rubin.
2. 2021 PH₂₇ n’est que l’un des quelque 20 astéroïdes Atira connus dont l’orbite est complètement à l’intérieur de l’orbite terrestre.
3. L’observation de la précession de Mercure a intrigué les scientifiques jusqu’à ce que la théorie de la relativité générale d’Einstein explique ses ajustements orbitaux au fil du temps. 2021 PH₂₇La précession de est encore plus rapide que celle de Mercure.

Pour en savoir plus sur cette découverte, lisez L’astéroïde le plus rapide en orbite du système solaire découvert – En orbite autour du soleil en seulement 113 jours.