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    Un observatoire au Chili prend des mesures à la plus haute résolution des températures de surface des astéroïdes jamais obtenues depuis la Terre

    Des émissions de longueur d'onde millimétrique révèlent la température de l'astéroïde Psyché lors de sa rotation dans l'espace. Crédit : Institut de technologie de Californie

    Un examen attentif des émissions de longueur d'onde millimétrique de l'astéroïde Psyché, que la NASA a l'intention de visiter en 2026, a réalisé la première carte de température de l'objet, offrant un nouvel aperçu de ses propriétés de surface. Les résultats, décrit dans un article publié dans Revue des sciences planétaires (PSJ) le 5 août, sont un pas vers la résolution du mystère de l'origine de cet objet insolite, qui a été considéré par certains comme un morceau du noyau d'une protoplanète infortunée.

    Psyché tourne autour du soleil dans la ceinture d'astéroïdes, une région de l'espace en forme de beignet entre la Terre et Jupiter qui contient plus d'un million de corps rocheux dont la taille varie de 10 mètres à 946 kilomètres de diamètre.

    Avec un diamètre de plus de 200 km, Psyché est le plus gros des astéroïdes de type M, une classe énigmatique d'astéroïdes que l'on pense être riches en métaux et donc potentiellement être des fragments des noyaux de proto-planètes qui se sont désintégrés lors de la formation du système solaire.

    "Le système solaire primitif était un endroit violent, alors que les corps planétaires se sont fusionnés puis sont entrés en collision les uns avec les autres tout en s'installant sur des orbites autour du soleil, " dit Katherine de Kleer de Caltech, professeur adjoint de sciences planétaires et d'astronomie et auteur principal du PSJ article. "Nous pensons que des fragments des noyaux, manteaux, et des croûtes de ces objets restent aujourd'hui sous la forme d'astéroïdes. Si c'est vrai, cela nous donne notre seule véritable opportunité d'étudier directement les noyaux d'objets semblables à des planètes."

    L'étude d'objets aussi relativement petits et si éloignés de la Terre (Psyché dérive à une distance comprise entre 179,5 et 329 millions de km de la Terre) constitue un défi important pour les planétologues, c'est pourquoi la NASA prévoit d'envoyer une sonde à Psyché pour l'examiner de près. Typiquement, les observations thermiques de la Terre - qui mesurent la lumière émise par un objet lui-même plutôt que la lumière du soleil réfléchie par cet objet - sont dans des longueurs d'onde infrarouges et ne peuvent produire que des images d'un pixel d'astéroïdes. Ce pixel le fait, cependant, révéler beaucoup d'informations; par exemple, il peut être utilisé pour étudier l'inertie thermique de l'astéroïde, ou à quelle vitesse il se réchauffe au soleil et se refroidit dans l'obscurité.

    « Une faible inertie thermique est généralement associée à des couches de poussière, alors qu'une inertie thermique élevée peut indiquer des roches à la surface, " dit Saverio Cambioni de Caltech, chercheur postdoctoral en sciences planétaires et co-auteur de la PSJ article. "Toutefois, discerner un type de paysage de l'autre est difficile. conduisant à une interprétation moins ambiguë, et qui fournissent une prédiction plus fiable du type de paysage avant l'arrivée d'un engin spatial.

    De Kleer et Cambioni, avec le co-auteur Michael Shepard de l'Université Bloomsburg en Pennsylvanie, a profité de l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) au Chili, qui est devenu pleinement opérationnel en 2013, pour obtenir de telles données. Le réseau de 66 radiotélescopes a permis à l'équipe de cartographier les émissions thermiques de toute la surface de Psyché à une résolution de 30 km (où chaque pixel mesure 30 km sur 30 km) et de générer une image de l'astéroïde composée d'environ 50 pixels.

    Cela a été possible parce qu'ALMA a observé Psyché à des longueurs d'onde millimétriques, qui sont plus longues (allant de 1 à 10 millimètres) que les longueurs d'onde infrarouges (typiquement entre 5 et 30 microns). L'utilisation de longueurs d'onde plus longues a permis aux chercheurs de combiner les données collectées à partir des 66 télescopes pour créer un télescope efficace beaucoup plus grand; plus un télescope est grand, plus la résolution des images qu'il produit est élevée.

    L'étude a confirmé que l'inertie thermique de Psyché est élevée par rapport à celle d'un astéroïde typique, indiquant que Psyché a une surface inhabituellement dense ou conductrice. Quand de Kleer, Cambioni, et Shepard a analysé les données, ils ont également découvert que l'émission thermique de Psyché - la quantité de chaleur qu'elle rayonne - n'est que de 60 % de ce qui serait attendu d'une surface typique avec cette inertie thermique. Parce que l'émission de surface est affectée par la présence de métal sur la surface, leur découverte indique que la surface de Psyché n'est pas moins de 30 pour cent de métal. Une analyse de la polarisation de l'émission a aidé les chercheurs à déterminer approximativement quelle forme prend ce métal. Une surface solide et lisse émet une lumière polarisée bien organisée; la lumière émise par Psyché, cependant, était dispersé, suggérant que les roches à la surface sont parsemées de grains métalliques.

    "Nous savons depuis de nombreuses années que les objets de cette classe ne sont pas, En réalité, métal solide, mais ce qu'ils sont et comment ils se sont formés est encore une énigme, " dit de Kleer. Les résultats renforcent les propositions alternatives pour la composition de la surface de Psyché, y compris que Psyché pourrait être un astéroïde primitif qui s'est formé plus près du soleil qu'il ne l'est aujourd'hui au lieu d'un noyau d'une protoplanète fragmentée.

    Les techniques décrites dans cette étude offrent une nouvelle perspective sur les compositions de surface des astéroïdes. The team is now expanding its scope to apply these techniques to other large objects in the asteroid belt.

    The study was enabled by a related project by the team led by Michael Shepard at Bloomsburg University that utilized de Kleer's data in combination with data from other telescopes, including Arecibo Observatory in Puerto Rico, to pin down the size, forme, and orientation of Psyche. That in turn allowed the researchers to determine which pixels that had been captured actually represented the asteroid's surface. Shepard's team was scheduled to observe Psyche again at the end of 2020, but damage from cable failures shut the telescope down before the observations could be made.

    The paper is titled "The Surface of (16) Psyche from Thermal Emission and Polarization Mapping."


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