Représentation de la planète Mars et de sa suite de chevaux de Troie tournant autour des points de Lagrange L4 et L5. La courbe en pointillés représente l'orbite de la planète. Eurêka, le point rouge en L5, est accompagné de sept plus petits astéroïdes (ambre), former une famille. Sont indiqués en bleu, sur la droite, le cheval de Troie L5 restant (1998 VF31) et, à gauche, le seul cheval de Troie connu à L4 (1999 UJ7). En haut à droite :agrandissement de la région autour de L5 mettant en évidence Eureka et les plus petits chevaux de Troie familiaux. Crédit :Apostolos Christou
La planète Mars partage son orbite avec une poignée de petits astéroïdes, les soi-disant chevaux de Troie. Parmi eux, on trouve un groupe unique, se déplaçant tous sur des orbites très similaires, suggérant qu'ils proviennent du même objet. Mais le mécanisme qui a produit cette "famille" a été un mystère. Maintenant, une équipe internationale d'astronomes pense avoir identifié le coupable :la lumière du soleil. Leurs découvertes, qui mettent en évidence comment les petits astéroïdes proches du Soleil peuvent évoluer, doivent être présentés à la réunion annuelle de la Division des sciences planétaires de l'American Astronomical Society à Provo, Utah cette semaine, par le Dr Apostolos Christou, un astronome de recherche à l'observatoire et au planétarium d'Armagh en Irlande du Nord, Royaume-Uni et chef de l'équipe de recherche.
Les astéroïdes troyens sont piégés dans des « refuges » gravitationnels à 60 degrés devant et derrière la planète. Le point menant la planète est L4; que derrière la planète est L5. Mars est la seule planète terrestre connue pour avoir des compagnons troyens sur des orbites stables. Le premier cheval de Troie de Mars, découvert il y a plus de 25 ans au L5, a été nommé « Eurêka » en référence à la célèbre exclamation du mathématicien grec Archimède. Le décompte actuel n'est que de dix, mais même cet échantillon relativement maigre montre une structure intéressante que l'on ne voit pas ailleurs.
Pour commencer, tous les chevaux de Troie, économiser un, traînent Mars à son point L5 de Lagrange. Quoi de plus, les orbites de tous les chevaux de Troie L5 sauf un forment un groupe serré avec Eureka de 2 km de taille, son plus grand membre et comprenant des objets aussi petits que quelques centaines de mètres.
L'équipe a travaillé pour déterminer comment la famille est née. Par exemple, les collisions survenues il y a des centaines de millions d'années ont formé des familles similaires dans la ceinture d'astéroïdes entre Mars et Jupiter. Mais une origine d'impact ne correspond pas tout à fait à ce que nous savons de ces chevaux de Troie. Comme Christou le souligne :« Cette famille est incroyablement compacte. Seuls les impacts les plus doux, avec les fragments à peine capables d'échapper à la gravité d'Eureka, travaillerait. Aussi, nous savons que l'effet Yarkovsky, une petite accélération entraînée par la lumière solaire absorbée et réémise sur l'astéroïde, entraînerait la dérive des membres de la famille sur environ un milliard d'années. Ce que montrent nos modèles, au lieu, est que même les impacts avec juste assez d'énergie pour briser Eureka sont si rares qu'ils peuvent ne pas se produire au cours de l'âge du système solaire."
Prendre du recul, l'équipe a alors adopté une approche différente, regarder les chevaux de Troie martiens dans leur ensemble au lieu de se concentrer sur la famille. De cette perspective, l'absence de famille autour des deux chevaux de Troie martiens restants, (101429) 1998 VF31 à L5 et (121514) 1999 UJ7 à L4 devient un indice important de cette énigme. Christou explique :"Ces deux astéroïdes sont à la même distance du Soleil et de taille similaire à Eurêka, pourtant, nous ne voyons pas d'astéroïdes se regrouper près d'eux. Nous pensons que cela nous dit quelque chose sur la façon dont les familles peuvent ou ne peuvent pas se former à la distance de Mars du Soleil. »
Ce "quelque chose" est très probablement une fission rotationnelle, entraîné par l'effet Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack (YORP) - un effet frère de Yarkovsky, également entraîné par la lumière du soleil mais changeant la rotation de l'astéroïde plutôt que l'orbite. Cela fait tourner Eureka, engendrant finalement des morceaux de lui-même qui s'échappent pour devenir des astéroïdes indépendants en orbite autour du Soleil. De façon intéressante, Eureka tourne une fois toutes les deux heures et demie, à peu près aussi vite qu'un astéroïde peut tourner sans se désintégrer ; et récemment l'équipe a observé l'astéroïde L4, 1999 UJ7, constatant qu'il tourne 20 fois plus lentement, ou une fois tous les 2 jours. D'autres astéroïdes à rotation lente de cette taille se trouvent dans un état de " culbutage " où - du moins en théorie - YORP peut " s'éteindre ". UJ7 mai, donc, être tout simplement incapable de produire de nouveaux astéroïdes par fission.
Cette explication, cependant, ne fonctionne pas pour 1998 VF31, le cheval de Troie restant à L5 que l'équipe a trouvé pour tourner une fois toutes les 8 heures, pas assez lent pour empêcher YORP de le faire tourner jusqu'au point de fission. Mais comme nous ne voyons pas les nouveaux astéroïdes, quelque chose doit leur arriver après qu'ils aient quitté VF31. Pour savoir quoi, Christou a fait une simulation informatique, suivant les orbites d'astéroïdes virtuels ou de clones produits à la fois par VF31 et Eureka sous l'effet Yarkovsky. Il a découvert que, alors que la "progéniture" d'Eureka survit à L5 pendant plus d'un milliard d'années, VF31 est assis à côté d'une "écoutille de secours" dynamique permettant à tous les morceaux qui s'en détachent de s'échapper en seulement 200 à 300 millions d'années. Donc, comme de l'eau qui s'écoule d'un lavabo débranché, les objets se séparant de VF31 s'échapperaient rapidement, laissant son voisinage libre d'astéroïdes. Résultat :pas de famille.
Compte tenu des preuves en main, l'hypothèse de la fission semble convaincante, mais Christou prévient que c'est loin d'être une affaire close et fermée; seul le temps et plus de travail dira si la conclusion est correcte. Pour tester leur théorie, ils prévoient de rechercher des chevaux de Troie plus faibles, 100 mètres de diamètre ou moins. "Nous ne les voyons pas actuellement, mais une enquête dédiée devrait les détecter. Trouver de nombreux petits chevaux de Troie près d'Eureka, peut-être quelques-uns près de VF31 mais aucun à UJ7 n'indiqueraient fortement que nous avons bien fait les choses."
Finalement, le travail peut avoir des implications bien au-delà de la résolution de ce petit casse-tête. Près du Soleil, La fission induite par YORP - essentiellement l'action de la lumière du soleil - peut être aussi importante pour l'évolution des astéroïdes que les collisions. En effet, Christou suppose que, si des chevaux de Troie stables de notre propre planète sortent, YORP pourrait les transformer en une source de nouveaux objets géocroiseurs. "Mais c'est une autre histoire", conclut-il.
