Presque tous les astéroïdes sont si éloignés et si petits que la communauté astronomique ne les connaît que comme des points lumineux mobiles. Les rares exceptions sont les astéroïdes qui ont été visités par des engins spatiaux, un petit nombre de gros astéroïdes résolus par le télescope spatial Hubble de la NASA ou de grands télescopes au sol, ou ceux qui se sont approchés suffisamment pour l'imagerie radar.

Vu par des télescopes optiques, ces sources individuelles de lumière solaire réfléchie peuvent fournir des informations très précieuses mais aussi très basiques, par exemple, l'orbite de l'astéroïde, une estimation approximative de sa taille, parfois une approximation de sa forme, et peut-être une idée de sa composition physique. Mais pour en savoir plus sur ces objets célestes insaisissables et importants, il faut un type d'instrument différent. Un capteur infrarouge peut, dans les bonnes circonstances, non seulement fournir des données sur l'orbite d'un astéroïde et des données qui peuvent être utilisées pour mesurer plus précisément sa taille, mais aussi la composition chimique et parfois même ses caractéristiques de surface.

L'explorateur de relevé infrarouge à grand champ d'objets géocroiseurs de la NASA, ou NEOWISE, vaisseau spatial, en orbite autour de la Terre, utilise des capteurs thermiques de chasse aux astéroïdes qui permettent une vue infrarouge des astéroïdes sans les effets obscurcissants de l'atmosphère terrestre. Dans un article publié récemment dans la revue Icarus, chercheurs dirigés par Josef Hanuš, scientifique à l'Institut d'astronomie de l'Université Charles, Prague, ont effectué une analyse approfondie de plus de 100 astéroïdes qui sont passés sous le regard thermosensible de NEOWISE. Cette analyse a triplé le nombre d'astéroïdes qui ont subi une modélisation "thermophysique" détaillée des propriétés des astéroïdes qui varient avec la température. Les résultats donnent un aperçu plus précis des propriétés de surface des astéroïdes de la ceinture principale et renforcent également les capacités des observatoires infrarouges spatiaux à évaluer avec précision la taille des astéroïdes.

Valeur de cette technique

La modélisation thermophysique est une mine d'or pour les chercheurs sur les astéroïdes car elle permet une analyse plus complète de la nature des astéroïdes. Tous les astéroïdes ne sont pas adaptés à la modélisation thermophysique car les ensembles de données brutes nécessaires ne sont pas toujours disponibles. Mais l'équipe de Hanuš a trouvé 122 astéroïdes qui avaient non seulement des données NEOWISE, mais aussi des modèles détaillés de leurs états de rotation (à quelle vitesse un objet tourne autour de son axe, et l'orientation de l'axe dans l'espace) et des modèles à multiples facettes de la forme 3-D de l'astéroïde.

"En utilisant les données archivées de la mission NEOWISE et nos modèles de forme précédemment dérivés, nous avons pu créer des modèles thermophysiques très détaillés de 122 astéroïdes de la ceinture principale, " dit Hanuš, auteur principal de l'article. "Nous avons maintenant une meilleure idée des propriétés du régolithe de surface et montrons que les petits astéroïdes, ainsi que des astéroïdes à rotation rapide, avoir peu, si seulement, poussière recouvrant leurs surfaces." (Regolith est le terme pour les roches brisées et la poussière à la surface.)

Il pourrait être difficile pour les astéroïdes à rotation rapide de conserver des grains de régolithe très fins car leur faible gravité et leurs vitesses de rotation élevées ont tendance à projeter de petites particules hors de leurs surfaces et dans l'espace. Aussi, il se pourrait que les astéroïdes à rotation rapide ne subissent pas de grands changements de température car les rayons du soleil se répartissent plus rapidement sur leur surface. Cela réduirait ou empêcherait la fissuration thermique du matériau de surface d'un astéroïde qui pourrait provoquer la génération de grains fins de régolithe.

L'équipe de Hanuš a également constaté que leurs calculs détaillés pour les tailles estimées des astéroïdes qu'ils ont étudiés étaient cohérents avec ceux des mêmes astéroïdes calculés par l'équipe NEOWISE en utilisant des modèles plus simples.

"Avec les astéroïdes pour lesquels nous avons pu recueillir le plus d'informations auprès d'autres sources, nos calculs de leurs tailles étaient cohérents avec les valeurs dérivées radiométriquement effectuées par l'équipe NEOWISE, " a déclaré Hanuš. "Les incertitudes étaient à moins de 10 pour cent entre les deux séries de résultats."

"C'est un exemple important de la façon dont les données infrarouges spatiales peuvent caractériser avec précision les astéroïdes, " a déclaré Alan Harris, un scientifique senior au Centre aérospatial allemand (DLR) basé à Berlin, Allemagne, qui se spécialise dans la modélisation thermique des astéroïdes mais n'a pas participé à l'étude. "NEOWISE ouvre la voie en démontrant la valeur des observatoires infrarouges spatiaux pour la découverte et la caractérisation d'astéroïdes et d'objets géocroiseurs, tous deux essentiels à notre compréhension de ces habitants importants de notre système solaire. »

De WISE à NEOWISE

Initialement appelé Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), le vaisseau spatial a été lancé en décembre 2009 pour étudier les galaxies, étoiles, et les corps du système solaire en imageant tout le ciel en lumière infrarouge. Il a été placé en hibernation en 2011 après l'achèvement de sa mission principale d'astrophysique. En septembre 2013, il a été réactivé, rebaptisé NEOWISE et chargé d'une nouvelle mission :assister les efforts de la NASA pour identifier et caractériser la population d'objets géocroiseurs. NEOWISE caractérise également des populations plus éloignées d'astéroïdes et de comètes pour fournir des informations sur leurs tailles et compositions.