Notes sur le système solaire interne: les astéroïdes, Notes de Astronomie
Caroline_lez
Caroline_lez10 January 2014

Notes sur le système solaire interne: les astéroïdes, Notes de Astronomie

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Notes d'astronomie sur le système solaire interne: les astéroïdes. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Les astéroïdes, L'origine des astéroïdes : la résonance.
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Les astéroïdes

Le système solaire n'est pas uniquement constitué de planètes et de satellites. Il contient

également une multitude de corps de dimension plus réduite, astéroïdes et comètes, ainsi que

des petites particules appelées météoroïdes. Ce qui distingue les deux premiers groupes n'est

pas la taille, mais plutôt la distance au Soleil et la composition. Les astéroïdes se trouvent à

l'intérieur de l'orbite de Jupiter et sont formés de roches, alors que les comètes se trouvent

généralement dans des régions beaucoup plus reculées et sont constituées de glaces et de

poussières.

L'astéroïde Ida et son satellite Dactyl, photographiés en 1994 par la sonde Galileo d'une distance de

10870 kilomètres. Ida (à gauche) est membre de la ceinture d'astéroïdes entre Mars et Jupiter. Ida a

une dimension de 56 kilomètres et Dactyl de 1.5 kilomètre. Crédit : JPL/NASA

Pour l'instant, alors que nous venons de dépasser Mars, intéressons-nous aux astéroïdes. En

1801, l'astronome sicilien Guiseppe Piazzi découvrit un astre inconnu qui se déplaçait dans le

ciel et devait donc faire partie du système solaire. Il fut rapidement établi que ce corps,

aujourd'hui connu sous le nom de Ceres, orbitait à une distance de 2,9 unités astronomiques

du Soleil, entre Mars et Jupiter. Cette découverte fut rapidement suivie d'autres : Pallas en 1802,

Juno en 1804 et Vesta en 1807. A partir de la deuxième partie du XIXe siècle, le nombre

d'observations d'objets de ce type augmenta très rapidement. On en connaît maintenant des

milliers et les planétologues estiment qu'il en existe 100 000 suffisamment brillants pour être

un jour observé depuis la Terre.

Dans l'immense majorité des cas, l'orbite des astéroïdes se trouve comprise entre celles de

Mars et de Jupiter, plus précisément entre 2 et 3,5 unités astronomiques, dans ce que l'on a

baptisé la ceinture d'astéroïdes. La taille de ces objets varie entre plusieurs centaines de

kilomètres pour quelques spécimens rares comme Ceres et une valeur de l'ordre du mètre -

sous ce seuil on parlera plutôt de météoroïdes. Ce sont des corps de forme irrégulière,

constitués de roches et de métaux, comme les planètes telluriques.

L'origine des astéroïdes : la résonance

La première hypothèse quant à l'origine des astéroïdes fut l'explosion d'une planète située entre

Mars et Jupiter, dont ces petits corps serait les résidus. Cette idée a cependant été abandonnée,

en particulier parce que la masse totale des astéroïdes ne permettrait de reconstruire qu'une

planète très petite, avec un diamètre moitié de celui de la Lune.

Aujourd'hui les planétologues préfèrent la théorie selon laquelle les astéroïdes sont des corps

qui n'ont pas réussi à s'agglomérer pour former une planète à cause de l'influence de Jupiter.

Un indice en faveur de cette théorie est la présence de trous dans la distribution des orbites de

la ceinture d'astéroïdes. En effet les orbites dont la période de révolution serait égale à une

fraction simple de celle de Jupiter, par exemple la moitié ou le tiers, sont vides.

Imaginez un corps en orbite autour de Soleil avec une période moitié de celle de Jupiter. A

chaque fois que la planète fait deux tours, elle se retrouve entre le Soleil et Jupiter dans une

configuration complètement identique. L'attraction gravitationnelle de la planète géante va

donc agir avec la même force et surtout dans la même direction. C'est cette répétition et cette

accumulation d'effets identiques qui finit par avoir une influence conséquente sur l'objet : une

déviation de sa trajectoire et un changement de période. Un tel phénomène ne peut se produire

que s'il y a accumulation régulière pendant une très longue période, donc si la période de

l'objet et celle de Jupiter sont de façon précise dans un rapport simple. C'est ce phénomène,

appelé la résonance, qui explique les trous dans la distribution actuelle des orbites

d'astéroïdes.

C'est le phénomène de résonance qui est probablement responsable de l'absence d'une

cinquième planète tellurique entre Mars et Jupiter. En effet, les planètes se sont formées il y a

4,6 milliards d'années, par l'agglomération de poussières en petits corps appelés

planétésimaux, qui se sont eux-mêmes regroupés pour former des corps massifs. Au niveau de

la future ceinture d'astéroïdes, une grande partie des planétésimaux était en résonance avec

Jupiter, la planète la plus massive du système solaire, et a donc fini par être expulsés de cette

zone. Ceci explique qu'il n'y a pas de cinquième planète tellurique, mais uniquement une

multitude de petits corps dont la masse totale est relativement faible.

La planète naine Cérès observée par le télescope Hubble en 2004. Cérès était classée comme

astéroïde jusqu'en 2006, mais a été élevée au rang de planète naine car elle est suffisamment

massive pour que sa gravité lui donne une forme sphérique. Crédit : NASA/ESA/J. Parker (Southwest

Research Institute)

Si la grande majorité des astéroïdes habite la ceinture entre Mars et Jupiter, il y a quelques

exceptions notables. Certains visitent parfois les régions situées à l'intérieur de l'orbite de Mars

(le groupe d'astéroïdes Amor) ou de celle de la Terre (le groupe Apollo). Certains résident en

permanence à l'intérieur de l'orbite terrestre (le groupe Aten). A l'opposé, il existe des

astéroïdes qui passent le clair de leur temps au-delà de Saturne, comme par exemple Chiron.

On trouve également des astéroïdes, appelés les planètes troyennes, qui suivent la même orbite

que Jupiter, mais en avance ou en retard de 60 degrés par rapport à la planète - on parle de

points de Lagrange. Une cinquantaine de planètes troyennes a été observée mais il y en a

probablement beaucoup plus.

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