Astéroïde

Portrait de Giuseppe Piazzi, découvreur du premier astéroïde, Cérès.

Couverture du livre de G. Piazzi sur la découverte de Cérès (1802).

(1) Cérès photographié par la sonde Dawn en mai 2015.

Le premier astéroïde est découvert fortuitement par Giuseppe Piazzi, directeur de l’observatoire de Palerme. Le 1^er janvier 1801, alors qu’il mène des observations dans la constellation du Taureau afin d’établir un catalogue stellaire, il repère un nouvel astre. Le lendemain, il constate avec surprise que celui-ci s’est déplacé vers l’ouest[5]. Il suit le déplacement de cet objet pendant plusieurs nuits. Son collègue, Carl Friedrich Gauss, utilise ces observations pour déterminer la distance exacte de cet objet inconnu à la Terre. Ses calculs situent l’astre entre les planètes Mars et Jupiter. Piazzi le nomme Cérès, du nom de la déesse romaine qui fait sortir la sève de la terre et qui fait pousser les jeunes pousses au printemps, et également déesse protectrice de la Sicile.

Selon la loi de Titius-Bode, formulée en 1766 par Johann Daniel Titius et divulguée par Johann Elert Bode, une planète aurait dû graviter entre Mars et Jupiter. Une campagne d’observation, initiée par Joseph Jérôme Lefrançois de Lalande en 1796, avait été lancée afin de la localiser[5]. Piazzi, sans le vouloir, avait devancé ses collègues avec la découverte de Cérès sur l’orbite de l’hypothétique planète.

Entre 1802 et 1807, trois autres objets sont découverts sur des orbites voisines : Pallas, Junon et Vesta. Les quatre nouveaux corps sont alors considérés comme de véritables planètes. Le terme de petites planètes est généralement employé ; cependant dès 1802, William Herschel propose l’appellation d’astéroïde, qui signifie littéralement « en forme d’étoile », à cause de leur aspect au télescope, différent de celui en forme de disque régulier des autres planètes[6]. Avec, de plus, leur petite taille ou l’inclinaison orbitale élevée de Pallas, il s’agissait selon lui d’objets du Système solaire à distinguer des planètes.

Il faut attendre 1845 pour qu’une nouvelle petite planète soit découverte, Astrée, par Karl Ludwig Hencke. Dès lors, les découvertes ne cessent de se multiplier et l’appellation proposée par Herschel s’impose.

En juillet 1868, cent astéroïdes sont connus. La millième découverte homologuée a lieu en novembre 1921 ((969) Leocadia) et la dix-millième en octobre 1989 ((21030) 1989 TZ₁₁). En règle générale, l’ordre des dates de découverte diffère de l’ordre de numérotation des astéroïdes, car l’affectation d’un numéro se fait après une détermination suffisamment fiable de l’orbite de l’objet.

La majorité des astéroïdes connus sont situés dans la zone comprise entre Mars et Jupiter, dite ceinture d'astéroïdes (ou ceinture principale). Mais d'autres ont été découverts en dehors de cette zone, soit parce qu’ils possèdent une orbite qui les fait s’éloigner de la ceinture principale, soit parce qu’ils sont situés dans une tout autre zone du Système solaire (voir Principaux groupements). La plupart d'entre eux sont plus éloignés du Soleil, mais on en connaît qui sont moins éloignés que Mars (astéroïdes Amor et astéroïdes Apollon), la Terre (astéroïdes Aton et astéroïdes Atira) et même Vénus (2020 AV₂).

L’étude des astéroïdes fut longtemps délaissée par les astronomes. Nous les connaissons depuis maintenant plus de deux cents ans, mais ils étaient considérés comme les rebuts du Système solaire[7]. On sait maintenant que les astéroïdes sont une clé importante de la compréhension de la formation du Système solaire et c’est pour cette raison que les astronomes montrent un plus grand intérêt envers ces objets.

Des géocroiseurs aux troyens de Jupiter : du centre à la périphérie, géocroiseurs (en vert et rouge), ceinture principale (en blanc), groupe de Hilda (en brun), troyens de Jupiter (en vert).

La ceinture principale d'astéroïdes, entre les orbites de Mars et Jupiter, distante de deux à quatre unités astronomiques du Soleil, est le principal groupement d'astéroïdes : environ 720 000 objets y ont été répertoriés à ce jour (avril 2019), auxquels on peut ajouter 30 000 autres gravitant dans sa périphérie immédiate (groupe de Hungaria, groupe de Cybèle et groupe de Hilda notamment). L’influence du champ gravitationnel de Jupiter les a empêchés de former une planète. Cette influence de Jupiter est également à l’origine des lacunes de Kirkwood, zones quasiment vides situées au milieu et sur les bords de la ceinture et dues à des phénomènes de résonance orbitale.

Les troyens de Jupiter sont situés sur des orbites très proches de celle de Jupiter, à proximité des deux points de Lagrange L₄ et L₅. On en compte environ 7 200 en avril 2019[MPC 1]. Le nom fait référence à la guerre de Troie : les points L₄ et L₅ sont associés respectivement au camp grec et au camp troyen et les astéroïdes y sont nommés, sauf exception, avec des noms de personnages du camp associé.

Astéroïdes géocroiseurs : ellipses orbitales des 4 astéroïdes ayant donné leurs noms aux groupes, (1221) Amor (extérieur proche), (1862) Apollon (croiseur extérieur), (2062) Aton (croiseur intérieur) et (163693) Atira (intérieur proche), relativement à celle de la Terre.

Au sens strict, les astéroïdes géocroiseurs sont des astéroïdes dont l’orbite croise celle de la Terre (Earth-crosser asteroid ou ECA en anglais). En pratique, en français, le terme est le plus souvent entendu au sens large et inclut également les astéroïdes dont l'orbite est « proche » de celle de la Terre (passe à moins de 0,3 unité astronomique) (near Earth asteroid ou NEA en anglais). On en dénombre environ 20 000 (avril 2019[JPL 2]).

Ces astéroïdes sont classiquement classés en quatre groupes :

• les astéroïdes Atira, dont l'orbite est entièrement contenue dans celle de la Terre (19 connus en avril 2019 selon la base de données du JPL[JPL 4]) ;
• les astéroïdes Aton, croiseurs dont l'orbite est principalement située à l'intérieur de celle de la Terre (a < 1 ua) (environ 1 500 connus en avril 2019[JPL 5]) ;
• les astéroïdes Apollon, croiseurs dont l'orbite est principalement située à l'extérieur de celle de la Terre (a > 1 ua) (environ 11 000 connus en avril 2019[JPL 6]) ;
• les astéroïdes Amor, dont l'orbite entoure entièrement celle de la Terre (environ 7 500 connus en avril 2019[JPL 7]).

L’intérêt médiatique parfois très fort porté sur les astéroïdes géocroiseurs est lié à la crainte de les voir entrer en collision avec la Terre. Voir section Risques d'impact avec la Terre.

Les centaures sont des planètes mineures qui gravitent entre les orbites des planètes géantes gazeuses. On en compte en avril 2019 entre 200 et 500 suivant le périmètre précis attribué à ce groupe (frontière non standardisée avec d'autres groupes tels que celui des damocloïdes). Le premier qui fut découvert est (2060) Chiron, en 1977. On suppose généralement que ce sont d'anciens objets transneptuniens ayant été éjectés de leurs trajectoires, suite, par exemple, à un passage à proximité de Neptune.

On dénombre en avril 2019[JPL 8] environ 3 200 objets transneptuniens. Les principaux groupes de cette zone du Système solaire sont décrits dans l'article Planète mineure.

Au 27 avril 2019[JPL 9], la JPL Small-Body Database recense 20 000 astéroïdes géocroiseurs au sens large (notion de Near Earth Asteroids ou NEA en anglais) dont 12 500 géocroiseurs au sens strict (notion de Earth-Crosser Asteroids ou ECA en anglais).

Seule une petite partie d'entre eux sont classés comme objets potentiellement dangereux (notion de Potentially Hazardous Asteroids ou PHA en anglais). La définition classique repose sur deux critères : une distance minimale d'intersection de l'orbite terrestre (T-DMIO ou E-MOID en anglais) inférieure à 0,05 ua (soit environ 7 480 000 km ou 19,5 distances lunaires) et une magnitude absolue inférieure à 22,0, ce qui correspond à un diamètre supérieur à 140 m dans le cas d'un albédo moyen de 14%. Le Centre des planètes mineures tient à jour quotidiennement une liste d'astéroïdes répondant à ces deux critères. La liste publiée le 19 novembre 2022[List 1] recense 2 315 astéroïdes potentiellement dangereux.

Echelle de Turin utilisée pour qualifier la dangerosité des objets potentiellement dangereux. Aucun objet n'est actuellement classé au-dessus de 0 (avril 2019).

Les orbites de ces objets n'étant connues qu'avec une incertitude non négligeable, le risque est évalué à travers un calcul de probabilité. Deux échelles normalisées permettent de quantifier ce risque, l'échelle de Palerme et l'échelle de Turin. Cette dernière, reconnue par l'Union astronomique internationale depuis 1999 et couramment utilisée dans les articles de vulgarisation, quantifie le niveau de risque de 0 à 10 en croisant une estimation de la probabilité d'impact et une estimation de l'énergie d'impact. Ces évaluations évoluent en permanence en fonction des réévaluations régulières des orbites. Plusieurs institutions et programmes d'observation étudient ce risque en continu. L’agence spatiale européenne (ESA), par exemple, a initié en 2004 un projet à long terme de protection de la Terre contre les géocroiseurs.

Chaque année, quelques astéroïdes sont un temps côtés au niveau 1 de l'échelle de Turin par l'un ou l'autre de ces programmes (le plus souvent durant les jours ou semaines qui suivent leur découverte ou une nouvelle observation), avant d'être rétrogradés au niveau 0 une fois l'orbite mieux connue. Entre 2002 et 2018, seuls deux astéroïdes ont dépassé le niveau 1 : (99942) Apophis (un temps côté 4 après sa découverte en 2004, puis resté côté 1 jusqu'en décembre 2006) et (144898) 2004 VD₁₇ (un temps côté 2).

Parallèlement au développement de programmes visant à mieux connaître les objets potentiellement dangereux (astéroïdes ou comètes), plusieurs stratégies visant à détruire ou dévier un tel objet ont progressivement été étudiées. Les stratégies visant la destruction sont généralement jugées non pertinentes (risques liés à la fragmentation de l'objet, retombée de matière radioactive, coût élevé...). Les stratégies de déviation les plus étudiées reposent sur un impacteur ou sur une explosion à distance de l'objet. La mission DART développée par la NASA (lancement réalisé en 2021) a permis de tester l'effet d'un impacteur sur la déviation d'un astéroïde. D'autres stratégies reposant sur une déviation lente ont également été proposées (sonde jouant le rôle de tracteur gravitationnel, utilisation de l'effet Yarkovsky, voile solaire, éjection de matière par une catapulte installée sur l'objet, etc.) mais restent conditionnées à une longue anticipation de l’événement.

Bolide.

Fragment de l'astéroïde 2008 TC₃ découvert au Soudan lors de recherches conduites par Peter Jenniskens en 2008-2009.

Régulièrement, des météoroïdes ou astéroïdes de petite taille pénètrent dans l'atmosphère terrestre, se transforment en bolide (phénomène lumineux intense généré par les frottements), et, finalement, impactent la Terre (généralement après s'être fractionnés dans le cas des petits astéroïdes). Le superbolide de Tcheliabinsk observé le 15 février 2013 est un exemple récent et célèbre de ce type de phénomène. Selon les estimations, l'objet à l'origine de l'événement était un astéroïde géocroiseur de type Apollon d'un diamètre compris entre 15 et 17 mètres. Cet astéroïde n'était pas connu avant son impact, ce qui est le cas le plus fréquent : la grande majorité des petits astéroïdes frôlant (ou éventuellement percutant) la Terre ne sont détectés qu'après leur passage ou moins de 24 heures avant.

On ne compte en 2018 que 3 petits astéroïdes ayant été découverts (moins de 24 heures) avant leur impact (2008 TC₃, 2014 AA et 2018 LA). Ce chiffre est à comparer au 556 bolides de diamètre supérieur à 1 mètre s'étant désintégrés dans l'atmosphère terrestre entre 1994 et 2013 selon les observations de la NASA.

Le genre cinématographique du film catastrophe a exploré plusieurs fois le thème du risque d'impact majeur. Les deux principaux représentant du genre sont :

• Meteor (1979), film américain de Ronald Neame avec Sean Connery et Natalie Wood. L'astéroïde Orpheus est finalement détruit par des tirs nucléaires conjoints d'un satellite américain et d'un satellite soviétique.
• Armageddon (1998), film américain de Michael Bay avec Bruce Willis. Une équipe spécialisée dans le forage pétrolier est envoyée sur l'astéroïde pour y enfouir une charge nucléaire.

À noter que d'autres films du même genre mettent en scène une comète et non un astéroïde. C'est notamment le cas du film Deep Impact (1998, Mimi Leder), du film pionnier du genre La Fin du monde (1931, Abel Gance), ou encore plus récemment du film Don't Look Up : Déni cosmique (2021, Adam McKay).

Les récits de science-fiction interplanétaires mettent régulièrement en scène des astéroïdes. Plusieurs thèmes sont abordés : traversée de champs d'astéroïdes, exploitation minière, implantation de bases militaires, colonisation, astéroïdes habités par des créatures extra-terrestres, etc.

• Le Petit Prince (1943), roman d'Antoine de Saint-Exupéry, œuvre poétique et philosophique écrit sous la forme d'un conte pour enfants. Le petit prince est originaire de l'astéroïde B 612 et poursuit un voyage initiatique de planète en planète. L'astéroïde (46610) Bésixdouze et le satellite de l'astéroïde (45) Eugénie nommé Petit-Prince ont été nommés en l'honneur de cette œuvre.
• Deux aventures de Tintin mettent en scène un astéroïde. Dans L'Étoile mystérieuse (1942), un « aérolithe », fragment d'un bolide ayant frôlé la Terre, tombe en mer… Dans On a marché sur la Lune (1954), le capitaine Haddock se trouve entraîné par l’attraction de l'astéroïde Adonis. À noter que le véritable astéroïde (2101) Adonis avait été découvert quelques années plus tôt, en 1936, et avait fait alors sensation par son passage à moins de 5 distances lunaires de la Terre. Les astéroïdes (1652) Hergé, (1683) Castafiore et (327082) Tournesol ont été nommés en l'honneur de l'auteur et de ses personnages.

• Page MPC Database Search sur le site du Minor Planet Center :

• Page JPL Small-Body Database Search Engine sur le site Solar System Dynamics du Jet Propulsion Laboratory :

• Page Lists and Plots: Minor Planets sur le site du Minor Planet Center :

• Ressource relative à la littérature :
  • (en) The Encyclopedia of Science Fiction
• Notices dans des dictionnaires ou encyclopédies généralistes :

  • Britannica
  • Encyclopédie de l'Ukraine moderne
  • Gran Enciclopèdia Catalana
  • Store norske leksikon
  • Universalis
• Notices d'autorité :

  • BnF (données)
  • LCCN
  • GND
  • Japon
  • Israël
• Conférence donnée à l'Institut d'astrophysique de Paris le 8 novembre 2011, par Patrick Michel, astrophysicien et responsable du groupe Théorie et Observation en Planétologie (TOP) au laboratoire Lagrange (Observatoire de la Côte d'Azur).
• "Les astéroïdes sont ils un danger ?", J.P. Luminet, "Chroniques de l'espace", France Inter, 31 juillet 2019