Les astronomes ont récemment utilisé une mine d'images archivées prises par le télescope spatial Hubble de la NASA pour capturer visuellement une population largement invisible de petits astéroïdes sur leurs traces. La chasse au trésor a nécessité la lecture de 37 000 images de Hubble sur 19 ans. La récompense a été la découverte de 1 701 traces d’astéroïdes, dont 1 031 n’étaient pas cataloguées auparavant. Environ 400 de ces astéroïdes non catalogués mesurent moins d'un kilomètre.

Des volontaires du monde entier, connus sous le nom de « scientifiques citoyens », ont contribué à l’identification de cet astéroïde. Des scientifiques professionnels ont combiné les efforts des volontaires avec un algorithme d'apprentissage automatique pour identifier les astéroïdes. Selon les chercheurs, cela représente une nouvelle approche pour trouver des astéroïdes dans des archives astronomiques s'étendant sur plusieurs décennies, qui peut être appliquée efficacement à d'autres ensembles de données.

"Nous observons de plus en plus la population réduite d'astéroïdes de la ceinture principale. Nous avons été surpris de voir un si grand nombre d'objets candidats", a déclaré l'auteur principal Pablo García Martín de l'Université autonome de Madrid, en Espagne. "Il y avait des indices sur l'existence de cette population, mais maintenant nous le confirmons avec un échantillon aléatoire de population d'astéroïdes obtenu en utilisant l'ensemble des archives de Hubble. Ceci est important pour fournir un aperçu des modèles évolutifs de notre système solaire."

Le vaste échantillon aléatoire offre de nouvelles informations sur la formation et l’évolution de la ceinture d’astéroïdes. La découverte d’un grand nombre de petits astéroïdes favorise l’idée qu’il s’agit de fragments d’astéroïdes plus gros qui sont entrés en collision et se sont brisés, comme de la poterie brisée. Il s'agit d'un processus de broyage s'étalant sur des milliards d'années.

Une théorie alternative quant à l’existence de fragments plus petits est qu’ils se sont formés de cette façon il y a des milliards d’années. Mais il n’existe aucun mécanisme concevable qui les empêcherait de grossir en boule de neige lorsqu’ils agglomèrent la poussière du disque circumstellaire formant planète autour de notre soleil. "Les collisions auraient une certaine signature que nous pourrions utiliser pour tester la population actuelle de la ceinture principale", a déclaré le co-auteur Bruno Merín du Centre européen d'astronomie spatiale, à Madrid, en Espagne.

Des astronomes amateurs apprennent à l'IA à trouver des astéroïdes

En raison de l'orbite rapide de Hubble autour de la Terre, il peut capturer des astéroïdes errants à travers leurs traces révélatrices dans les expositions Hubble. Vu depuis un télescope terrestre, un astéroïde laisse une traînée sur l’image. Les astéroïdes « photobombent » les expositions de Hubble en apparaissant comme des traînées courbes indubitables sur les photographies de Hubble.

Au fur et à mesure que Hubble se déplace autour de la Terre, il change de point de vue en observant un astéroïde, qui se déplace également le long de sa propre orbite. En connaissant la position de Hubble lors de l'observation et en mesurant la courbure des stries, les scientifiques peuvent déterminer les distances aux astéroïdes et estimer la forme de leurs orbites.

Les astéroïdes capturés résident principalement dans la ceinture principale, située entre les orbites de Mars et de Jupiter. Leur luminosité est mesurée par les caméras sensibles de Hubble. Et comparer leur luminosité à leur distance permet d’obtenir une estimation de leur taille. Les astéroïdes les plus faibles de l'étude ont environ un quarante millionième de la luminosité de l'étoile la plus faible que l'œil humain puisse voir.

"Les positions des astéroïdes changent avec le temps et, par conséquent, vous ne pouvez pas les trouver simplement en entrant leurs coordonnées car, à des moments différents, ils pourraient ne pas être là", a déclaré Merín. "En tant qu'astronomes, nous n'avons pas le temps de parcourir toutes les images d'astéroïdes. Nous avons donc eu l'idée de collaborer avec plus de 10 000 bénévoles de la science citoyenne pour parcourir les immenses archives de Hubble."

En 2019, un groupe international d’astronomes a lancé Hubble Asteroid Hunter, un projet de science citoyenne visant à identifier les astéroïdes dans les données d’archives de Hubble. L'initiative a été développée par des chercheurs et des ingénieurs du Centre européen des sciences et technologies (ESTEC) et du centre de données scientifiques du Centre européen d'astronomie spatiale (ESDC), en collaboration avec la plateforme Zooniverse, la plateforme de science citoyenne la plus grande et la plus populaire au monde, et Google.

Au total, 11 482 volontaires de la science citoyenne, qui ont effectué près de 2 millions d’identifications, ont ensuite reçu une formation sur un algorithme automatisé d’identification des astéroïdes basé sur l’intelligence artificielle. Cette approche pionnière peut être appliquée efficacement à d'autres ensembles de données.

Le projet explorera ensuite les stries d'astéroïdes jusqu'alors inconnus pour caractériser leurs orbites et étudier leurs propriétés, telles que les périodes de rotation. Étant donné que la plupart de ces traînées d'astéroïdes ont été capturées par Hubble il y a de nombreuses années, il n'est pas possible de les suivre aujourd'hui pour déterminer leurs orbites.

Les résultats sont publiés dans la revue Astronomy &Astrophysics. .