Un autre regard sur les conséquences de l’impact de DART sur Dimorphos

Lorsque le vaisseau spatial DART a percuté l’astéroïde Dimorphos le 26 septembre 2022, les télescopes du monde entier (et dans l’espace) ont observé ce qui s’est passé. Mais d’autres ont continué à observer pendant plusieurs jours après pour observer le nuage de débris. L’impact intentionnel de DART (Double Asteroid Redirection Test) n’était pas seulement un test de défense planétaire contre un astéroïde frappant notre planète, mais il a également permis aux astronomes d’étudier Dimorphos, une petite lune ou compagnon de l’astéroïde Didymos.

De nouvelles images publiées par le Very Large Telescope (VLT) de l’Observatoire européen austral montrent comment la surface de l’astéroïde a changé immédiatement après l’impact lorsque des matériaux vierges de l’intérieur de l’astéroïde ont été exposés. D’autres données ont suivi l’évolution des débris sur un mois et ont fourni des détails sur la façon dont les débris ont changé au fil du temps. De plus, les astronomes ont cherché des preuves du carburant de DART mais n’en ont trouvé aucune.

“Les impacts entre astéroïdes se produisent naturellement, mais on ne le sait jamais à l’avance”, a déclaré Cyrielle Opitom, astronome à l’Université d’Edimbourg et auteur principal de l’une des deux études qui viennent d’être publiées sur l’impact. “DART est une très belle opportunité d’étudier un impact contrôlé, presque comme dans un laboratoire.”

Les quatre télescopes de 8,2 mètres du VLT au Chili ont observé les conséquences de l’impact, qui s’est produit alors que Dimorphos se trouvait à 11 millions de kilomètres de la Terre.

La première étude, dirigée par Stefano Bagnulo, astronome à l’observatoire et planétarium d’Armagh en Irlande du Nord, a étudié comment l’impact DART a modifié la surface de l’astéroïde.

“Lorsque nous observons les objets de notre système solaire, nous regardons la lumière du soleil qui est diffusée par leur surface ou par leur atmosphère, qui devient partiellement polarisée”, a déclaré Bagnulo, dans un communiqué de presse de l’ESO. Cela signifie que les ondes lumineuses oscillent dans une direction préférée plutôt que de manière aléatoire. “Suivre comment la polarisation change avec l’orientation de l’astéroïde par rapport à nous et au Soleil révèle la structure et la composition de sa surface.”

Bagnulo et son équipe ont utilisé l’instrument FOcal Reducer/low dispersion Spectrograph 2 (FORS2) du VLT pour surveiller l’astéroïde et ont constaté que le niveau de polarisation avait soudainement chuté après l’impact. Dans le même temps, la luminosité globale du système a augmenté. Une explication possible est que l’impact a exposé plus de matériaux vierges de l’intérieur de l’astéroïde.

“Peut-être que le matériau excavé par l’impact était intrinsèquement plus brillant et moins polarisant que le matériau à la surface, car il n’a jamais été exposé au vent solaire et au rayonnement solaire”, a déclaré Bagnulo.

Cependant, une autre possibilité est que l’impact a détruit des particules à la surface, éjectant ainsi des particules beaucoup plus petites dans le nuage de débris. “Nous savons que dans certaines circonstances, des fragments plus petits sont plus efficaces pour réfléchir la lumière et moins efficaces pour la polariser”, a déclaré Zuri Gray, doctorant également à Armagh.

Dans la deuxième étude, Opitom et son équipe ont suivi l’évolution du nuage de débris depuis la collision pendant un mois avec l’instrument Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) sur le VLT. MUSE a permis aux astronomes d’étudier le spectre des produits chimiques et des gaz présents dans les débris. En particulier, ils ont recherché de l’oxygène et de l’eau provenant de la glace exposée par l’impact, mais ils n’ont rien trouvé.

“On ne s’attend pas à ce que les astéroïdes contiennent des quantités importantes de glace, donc détecter toute trace d’eau aurait été une véritable surprise”, a déclaré Opitom dans un communiqué de presse de l’ESO. Ils ont également recherché des traces du propulseur du vaisseau spatial DART, mais n’en ont trouvé aucune. “Nous savions que c’était long”, a-t-elle déclaré, “car la quantité de gaz qui resterait dans les réservoirs du système de propulsion ne serait pas énorme. De plus, certains d’entre eux auraient voyagé trop loin pour être détectés avec MUSE au moment où nous avons commencé à observer.

Au fur et à mesure que les débris s’étendaient vers l’extérieur, les astronomes ont remarqué que des structures commençaient à se former, telles que des touffes, des spirales et une longue queue repoussées par le rayonnement solaire. Certaines parties des débris ont commencé à devenir plus rouges et sont passées au bleu, indiquant que le vent solaire a éloigné des particules plus petites du Soleil. D’autres parties des débris étaient plus rouges que le nuage initial, ce qui signifie que les amas et les structures étaient constitués de particules plus grosses moins affectées par le vent solaire.

L’ESO a déclaré que les deux études montrent le potentiel du VLT lorsque ses différents instruments fonctionnent ensemble. En fait, en plus de MUSE et FORS2, les conséquences de l’impact ont été observées avec deux autres instruments VLT, et l’analyse de ces données est en cours.

“Cette recherche a profité d’une opportunité unique lorsque la NASA a percuté un astéroïde”, a déclaré Opitom, “elle ne peut donc être répétée par aucune installation future. Cela rend les données obtenues avec le VLT au moment de l’impact extrêmement précieuses lorsqu’il s’agit de mieux comprendre la nature des astéroïdes.

Lire les papiers des équipes :
“Spectropolarimétrie optique de l’astéroïde binaire Didymos-Dimorphos avant et après l’impact DART” publié dans Lettres du journal astrophysique (doi : 10.3847/2041-8213/acb261).
“Morphology and spectral properties of the DART impact ejecta with VLT/MUSE” publié dans Astronomie & Astrophysique (doi : 10.1051/0004-6361/202345960).