Après le test historique de redirection du double astéroïde de la NASA, une étude menée par le JPL a montré que la forme de l’astéroïde Dimorphos a changé et que son orbite s’est rétrécie.
Lorsque le DART (Double Asteroid Redirection Test) de la NASA s’est délibérément écrasé sur un astéroïde de 560 pieds de large (170 mètres de large) le 26 septembre 2022, il a fait sa marque à plus d’un titre. La démonstration a montré qu’un impacteur cinétique pourrait dévier un astéroïde dangereux si jamais celui-ci se trouvait sur une trajectoire de collision avec la Terre. Une nouvelle étude publiée dans le Planetary Science Journal montre que l’impact a modifié non seulement le mouvement de l’astéroïde, mais également sa forme.
La cible de DART, l’astéroïde Dimorphos, orbite autour d’un astéroïde géocroiseur plus grand appelé Didymos. Avant l’impact, Dimorphos avait une forme de « sphéroïde aplati » à peu près symétrique – comme une balle écrasée qui est plus large que haute. Avec une orbite circulaire bien définie à une distance d’environ 3 900 pieds (1 189 mètres) de Didymos, Dimorphos a mis 11 heures et 55 minutes pour boucler une boucle autour de Didymos.
“Lorsque DART a eu un impact, les choses sont devenues très intéressantes”, a déclaré Shantanu Naidu, ingénieur en navigation au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud, qui a dirigé l’étude. « L’orbite de Dimorphos n’est plus circulaire : sa période orbitale » – le temps qu’il faut pour accomplir une seule orbite – « est désormais plus courte de 33 minutes et 15 secondes. Et la forme entière de l’astéroïde a changé, passant d’un objet relativement symétrique à un “ellipsoïde triaxial » – quelque chose qui ressemble plus à une pastèque oblongue.
L’équipe de Naidu a utilisé trois sources de données dans ses modèles informatiques pour déduire ce qui était arrivé à l’astéroïde après l’impact. La première source était à bord de DART : le vaisseau spatial a capturé des images alors qu’il s’approchait de l’astéroïde et les a renvoyées sur Terre via le Deep Space Network (DSN) de la NASA. Ces images ont fourni des mesures rapprochées de l’écart entre Didymos et Dimorphos tout en évaluant les dimensions des deux astéroïdes juste avant l’impact.
La deuxième source de données était le radar du système solaire Goldstone du DSN, situé près de Barstow, en Californie, qui faisait rebondir les ondes radio sur les deux astéroïdes pour mesurer avec précision la position et la vitesse de Dimorphos par rapport à Didymos après l’impact. Les observations radar ont rapidement aidé la NASA à conclure que l’effet de DART sur l’astéroïde dépassait largement les attentes minimales.
La troisième et la plus importante source de données : les télescopes au sol du monde entier qui ont mesuré la « courbe de lumière » des deux astéroïdes, ou l’évolution de la lumière solaire réfléchie par la surface des astéroïdes au fil du temps. En comparant les courbes de lumière avant et après l’impact, les chercheurs ont pu découvrir comment DART a modifié le mouvement de Dimorphos.
Lorsque Dimorphos orbite, il passe périodiquement devant puis derrière Didymos. Dans ces soi-disant « événements mutuels », un astéroïde peut projeter une ombre sur l’autre ou bloquer notre vue depuis la Terre. Dans les deux cas, une atténuation temporaire – une baisse de la courbe de lumière – sera enregistrée par les télescopes.
“Nous avons utilisé le timing de cette série précise de courbes de lumière pour déduire la forme de l’orbite, et comme nos modèles étaient très sensibles, nous avons également pu déterminer la forme de l’astéroïde”, a déclaré Steve Chesley, chercheur scientifique principal. au JPL et co-auteur de l’étude. L’équipe a découvert que l’orbite de Dimorphos est désormais légèrement allongée ou excentrique. “Avant l’impact”, a poursuivi Chesley, “les heures des événements se produisaient régulièrement, montrant une orbite circulaire. Après l’impact, il y avait de très légères différences temporelles, montrant que quelque chose n’allait pas. Nous ne nous attendions jamais à obtenir ce genre de précision.
Les modèles sont si précis qu’ils montrent même que Dimorphos oscille d’avant en arrière lorsqu’il tourne autour de Didymos, a déclaré Naidu.
Les modèles de l’équipe ont également calculé l’évolution de la période orbitale de Dimorphos. Immédiatement après l’impact, DART a réduit la distance moyenne entre les deux astéroïdes, raccourcissant la période orbitale de Dimorphos de 32 minutes et 42 secondes, à 11 heures, 22 minutes et 37 secondes.
Au cours des semaines suivantes, la période orbitale de l’astéroïde a continué à se raccourcir à mesure que Dimorphos perdait davantage de matière rocheuse dans l’espace, pour finalement s’établir à 11 heures, 22 minutes et 3 secondes par orbite, soit 33 minutes et 15 secondes de moins qu’avant l’impact. Ce calcul est précis à 1,5 seconde près, a déclaré Naidu. Dimorphos a désormais une distance orbitale moyenne de Didymos d’environ 3 780 pieds (1 152 mètres), soit environ 120 pieds (37 mètres) plus près qu’avant l’impact.
“Les résultats de cette étude sont en accord avec d’autres qui sont en cours de publication”, a déclaré Tom Statler, scientifique principal chargé des petits corps du système solaire au siège de la NASA à Washington. « Voir des groupes distincts analyser les données et parvenir indépendamment aux mêmes conclusions est la marque d’un résultat scientifique solide. DART ne nous montre pas seulement la voie à suivre vers une technologie de déviation des astéroïdes, il révèle également une nouvelle compréhension fondamentale de ce que sont les astéroïdes et de leur comportement.
Ces résultats et les observations des débris laissés après l’impact indiquent que Dimorphos est un objet « tas de décombres » peu compacté, semblable à l’astéroïde Bennu. La mission Hera de l’ESA (Agence spatiale européenne), dont le lancement est prévu en octobre 2024, se rendra sur la paire d’astéroïdes pour effectuer une étude détaillée et confirmer comment DART a transformé Dimorphos.
DART a été conçu, construit et exploité par le laboratoire de physique appliquée (APL) Johns Hopkins à Laurel, dans le Maryland, pour le bureau de coordination de la défense planétaire de la NASA, qui supervise les efforts continus de l’agence en matière de défense planétaire. DART a été la première mission de l’humanité à déplacer intentionnellement un objet céleste.
JPL, une division de Caltech à Pasadena, en Californie, gère le DSN du programme Space Communications and Navigation (SCaN) de la NASA au sein de la Direction des missions des opérations spatiales au siège de l’agence à Washington.
Ian J. O’Neill
Laboratoire de propulsion à réaction, Pasadena, Californie.
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Karen Fox / Charles Bleu
Siège de la NASA
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