Concept d'artiste de la météorite entrant dans l'atmosphère terrestre. Crédit :Université d'Oxford
Ce n'est un secret pour personne que la planète Terre est parfois accueillie par des roches venues de l'espace qui explosent dans l'atmosphère ou impactent la surface. En outre, La Terre subit régulièrement des pluies de météores chaque fois qu'elle traverse des nuages de débris dans le système solaire. Cependant, il a également été déterminé que la Terre est régulièrement bombardée par des objets suffisamment petits pour passer inaperçus, d'une taille d'environ 1 mm environ.
Selon une nouvelle étude des astronomes de Harvard Amir Siraj et du professeur Abraham Loeb, il est possible que l'atmosphère terrestre soit bombardée par des météores plus gros – 1 mm à 10 cm (0,04 à 4 pouces) – qui sont extrêmement rapides. Ces météores, ils se disputent, pourrait être le résultat de supernovas proches qui accélèrent les particules à des vitesses sous-relativistes ou même relativistes, de plusieurs milliers de fois la vitesse du son à une fraction de la vitesse de la lumière.
Leur étude, intitulé « Signatures d'observation des météores sous-relativistes », récemment apparu sur le serveur de pré-impression arXiv et a été soumis au Journal d'astrophysique . Leurs travaux abordent un mystère permanent en astrophysique, c'est-à-dire si les éjectas créés par une supernova peuvent être accélérés à des vitesses relativistes et voyager à travers le milieu interstellaire pour atteindre l'atmosphère terrestre.
L'existence de ce genre de météores, qui mesurerait environ 1 mm de diamètre (0,04 pouce), a été proposé par plusieurs astronomes dans le passé, dont Lyman Spitzer et Satio Hayakawa. La question de savoir s'ils pourraient ou non survivre au voyage dans l'espace interstellaire a également été longuement étudiée. Comme Siraj l'a expliqué à Universe Today par e-mail :
« Des preuves empiriques indiquent qu'au moins une supernova a fait pleuvoir des éléments lourds sur Terre dans le passé. Les supernovae sont connues pour libérer des quantités importantes de poussière à des vitesses sous-relativistes. de la masse contenue dans les petits amas est inconnue, mais si seulement 0,01 % des poussières rejetées sont contenues dans des objets de taille millimétrique ou plus, nous nous attendrions à ce que l'un d'entre eux apparaisse dans l'atmosphère terrestre sous la forme d'un météore sous-relativiste chaque mois (sur la base du taux de supernovae dans la galaxie de la Voie lactée)."
Les météores sont des débris de comètes et d'astéroïdes qui frappent l'atmosphère et se consument en un éclair. Un brillant météore des Perséides sillonne la Voie lactée d'été, vu de Cinder Hills Overlook au Sunset Crater National Monument—12 août 2016 02h40. (0940 TU). Il a laissé une traînée d'ions incandescente qui a duré environ 30 secondes. La caméra a capté une traînée de fumée sinueuse qui a dérivé vers le sud pendant plusieurs minutes. Crédit :Jimmy Westlake
Malgré une base théorique solide, la question demeure de savoir si des météores plus gros qu'un grain de poussière pénètrent dans l'atmosphère terrestre à des vitesses sous-relativistes ou relativistes. Ce seraient des météores qui mesurent 1 mm (0,04 in), 1 cm (0,4 pouces), ou 10 cm (4 po) de diamètre. Une grande partie du problème est liée à notre méthodologie de recherche actuelle, qui n'est tout simplement pas configuré pour rechercher ce genre d'objets.
"Les météores voyagent généralement à près de 0,01% de la vitesse de la lumière, " dit Siraj. " Par conséquent, les recherches en cours sont réglées pour trouver des signaux provenant d'objets se déplaçant à cette vitesse. Les météores des supernovae voyageraient cent fois plus vite (environ 1% de la vitesse de la lumière), et donc leurs signaux seraient significativement différents des météores typiques, ce qui les rend facilement ratés par les sondages actuels. »
Pour le plaisir de leur étude, Siraj et Loeb ont développé un modèle hydrodynamique et radiatif pour suivre l'évolution des cylindres de plasma chaud résultant des météores sous-relativistes traversant l'atmosphère. De là, ils ont pu calculer quel type de signaux seraient produits, fournissant ainsi une indication de ce que les astronomes devraient être à l'affût. Comme Siraj l'a expliqué :
Carte affichant l'emplacement et l'énergie des explosions de météores détectées par CNEOS. Crédit :NASA/CNEOS
"Nous constatons qu'un météore sous-relativiste donnerait lieu à une onde de choc qui pourrait être captée par un microphone, et aussi un flash lumineux de rayonnement visible dans les longueurs d'onde optiques, tous deux d'une durée d'environ un dixième de milliseconde. Pour les météores aussi petits que 1 mm, un petit détecteur optique (1 centimètre carré) pourrait facilement détecter l'éclair de lumière vers l'horizon."
Avec ça en tête, Siraj et Loeb ont décrit le type d'infrastructure qui permettrait aux astronomes de confirmer l'existence de ces objets et de les étudier. Par exemple, de nouveaux relevés pourraient intégrer des microphones à infrasons et des instruments à infrarouge optique capables de détecter la signature acoustique et les flashs optiques créés par ces objets entrant dans notre atmosphère et les explosions qui en résultent.
Sur la base de leurs calculs, ils recommandent qu'un réseau mondial d'environ 600 détecteurs couvrant tout le ciel, qui pourrait détecter quelques-uns de ces types de météores par an. Il est également possible de rechercher dans les données existantes des signes de météores sous-relativistes et relativistes. Enfin et surtout, il est possible d'utiliser l'infrastructure existante pour rechercher des signes de ces objets.
Un bon exemple de cela, Siraj a expliqué, se trouve dans le réseau et la base de données du Center for Near-Earth Object Studies (CNEOS) de la NASA :"En outre, nous notons que le réseau mondial classifié de capteurs du gouvernement américain (y compris les microphones et les détecteurs optiques) qui fournit la base de données CNEOS Fireball and Bolide comprend probablement une infrastructure existante capable. Nous exhortons le gouvernement américain à déclassifier des pans plus larges des données CNEOS afin que les scientifiques puissent rechercher des météores sous-relativistes sans dépenser plus d'argent des contribuables pour développer un nouveau réseau mondial, dont un est déjà opérationnel !"
La récompense pour cela ne serait rien de moins que la capacité d'étudier un tout nouvel ensemble d'objets qui interagissent régulièrement avec l'atmosphère terrestre. Elle offrirait également une nouvelle perspective à l'étude des supernovae en permettant aux astronomes d'imposer des contraintes importantes sur les éjectas qu'elles produisent. Avec ça en tête, un petit prix, réseau mondial de caméras tout-ciel semble bien valoir l'investissement.
