Illustration d'un artiste des astéroïdes binaires Patrocle (au centre) et Menoetius. Crédit d'image: W.M. Observatoire de Keck. Cliquez pour agrandir
Une paire de comètes glacées liées aux boules de neige sales qui tournent à l'extérieur de l'orbite de Neptune a été trouvée cachée dans l'ombre de Jupiter.
Des astronomes de l'Université de Californie à Berkeley, travaillant avec des collègues en France et au télescope Keck à Hawaï, ont calculé la densité d'un système d'astéroïdes binaire connu qui partage l'orbite de Jupiter et ont conclu que Patrocle et son compagnon sont probablement composés principalement d'eau glace recouverte d'une patine de terre.
Parce que des boules de neige sales se seraient formées à l'extérieur du système solaire, d'où elles sont parfois délogées et finissent par se rapprocher du soleil sous forme de comètes, l'équipe suggère que l'astéroïde s'est probablement formé loin du soleil. Il a très probablement été capturé dans l'un des points de Troie de Jupiter - deux tourbillons où des débris s'accumulent sur l'orbite de Jupiter - au cours d'une période où le système solaire intérieur était intensément bombardé par des comètes, environ 650 millions d'années après la formation du système solaire.
Si cela est confirmé, cela pourrait signifier que beaucoup ou la plupart des milliers probablement des astéroïdes troyens de Jupiter sont des boules de neige sales qui proviennent beaucoup plus loin du soleil et en même temps que les objets occupant maintenant la ceinture de Kuiper.
«Nous pensons que les chevaux de Troie sont de petits objets de la ceinture de Kuiper», a déclaré le chef de l’étude Franck Marchis, astronome de recherche à l’UC Berkeley.
Marchis et collègues de l'Institut de M ?? bf? Canique C ?? bf? Leste et Calculs d '?? bf? Ph ?? bf? M ?? bf? Rides (IMCCE) à l'Observatoire de Paris et du WM L'observatoire de Keck rapporte ses conclusions dans le numéro du 2 février de Nature.
La conclusion de l'équipe vient étayer une hypothèse récente sur l'évolution des orbites des plus grandes planètes de notre système solaire, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune, émise par un groupe de chercheurs dirigé par Alessandro Morbidelli, astronome théoricien du Conseil National de laboratoire de Recherche Scientifique de l'Observatoire de la Côte d'Azur, Nice, France.
Diagramme de l'astéroïde 617 Patrocle et de son compagnon dans le système solaire
Dans un article de Nature publié l'année dernière, Morbidelli et ses collègues ont proposé que des comètes glacées auraient été capturées dans les points de Troie de Jupiter au début de l'histoire du système solaire. Selon leur scénario, au cours des quelques centaines de millions d'années après la naissance du système solaire, les grandes planètes gazeuses ont orbité plus près du soleil, enveloppées dans un nuage de milliards de gros astéroïdes appelés planétésimaux, peut-être à 100 kilomètres (62 miles) en diamètre ou moins. Les interactions avec ces planétésimaux ont provoqué la migration des grandes planètes gazeuses jusqu'à il y a environ 3,9 milliards d'années, lorsque Jupiter et Saturne sont entrés dans des orbites résonnantes et ont commencé à projeter les planétésimaux comme des confettis, certains d'entre eux quittant définitivement le système solaire.
La plupart des planétésimaux restants se sont installés sur des orbites au-delà de Neptune - la ceinture de Kuiper d'aujourd'hui et la source des comètes à courte période - mais un petit nombre a été capturé dans les tourbillons de Troie des planètes géantes, en particulier Jupiter.
"C'est la première fois que quelqu'un détermine directement la densité d'un astéroïde troyen, et il prend en charge le nouveau scénario proposé par Morbidelli", a déclaré le co-auteur Daniel Hestroffer, astronome à l'IMCEE. «Ces astéroïdes auraient été capturés dans les points de Troie à un moment où les planètes rocheuses se formaient encore, et cette perturbation des planétésimaux environ 650 millions d'années après la naissance du système solaire aurait pu créer le bombardement tardif de la lune et de Mars . "
Bien que Marchis qualifie le scénario de «belle histoire», il admet que davantage de travail doit être fait pour le soutenir.
"Nous devons découvrir plus de chevaux de Troie binaires et les observer pour voir si la faible densité est une caractéristique de tous les chevaux de Troie", a-t-il déclaré.
Les astéroïdes troyens sont ceux capturés dans les soi-disant points de Lagrange de l'orbite de Jupiter, situés à la même distance de Jupiter que Jupiter est du soleil - 5 unités astronomiques, ou 465 millions de miles. Ces points, l'un menant et l'autre traînant Jupiter, sont des endroits où l'attraction gravitationnelle du soleil et Jupiter sont équilibrés, permettant aux débris de s'accumuler comme des lapins de poussière dans le coin d'une pièce. Des centaines d'astéroïdes ont été découverts dans les points d'attaque (L4) et de fuite (L5), chacun en orbite autour de ce point comme dans un tourbillon.
L'astéroïde 617 Patroclus, découvert à l'origine à L5 et nommé en 1906, s'est avéré avoir un compagnon en 2001, et jusqu'à présent est le seul binaire troyen connu. Les découvreurs n'ont pas pu estimer l'orbite des composants car ils avaient trop peu d'observations.
En tant que chasseurs d'astéroïdes expérimentés, Marchis et ses collègues ont découvert en août de cette année le premier triple système d'astéroïdes, 87 Sylvia, beaucoup plus proche du soleil dans la principale ceinture d'astéroïdes entre Mars et Jupiter, et ont utilisé un puissant télescope de 8 mètres du sud de l'Europe Very Large Telescope de l'Observatoire au Chili pour étudier les trois objets. Ils ont pu cartographier les orbites des astéroïdes pour estimer la densité de Sylvia, à partir de laquelle ils ont conclu qu'il s'agissait d'un tas de gravats de roche lâche et tassée.
L'équipe française et américaine a essayé la même technique avec le Patrocle beaucoup plus éloigné, en utilisant des données d'imagerie du système Keck II Laser Guide Star à l'Observatoire W.Keck sur Mauna Kea, ce qui donne une résolution nette impossible avec tout autre télescope au sol .
"Avant, nous ne pouvions regarder que des objets près d'une étoile de référence brillante, limitant l'utilisation de l'optique adaptative à un petit pourcentage du ciel", a déclaré Marchis. "Maintenant, nous pouvons utiliser l'optique adaptative pour visualiser presque n'importe quel point du ciel."
Le système d'étoiles de guidage laser utilise un faisceau laser pour exciter les atomes de sodium dans une petite tache dans la haute atmosphère. Cette «étoile» artificielle est utilisée pour mesurer la turbulence atmosphérique, qui est ensuite éliminée par les miroirs mobiles du système d'optique adaptative Keck.
Le système fournissant une résolution inégalée de 58 milliarcsecondes, l'équipe de Keck a fait cinq observations dans l'infrarouge entre novembre 2004 et juillet 2005. Marchis et ses collègues ont déterminé que la densité de Patroclus et de son compagnon, qui sont à peu près de la même taille et entourent leur centre de masse tous les 4,3 jours à une distance de 680 kilomètres (423 miles), était très faible: 0,8 gramme par centimètre cube, environ un tiers de celui de la roche et suffisamment léger pour flotter dans l'eau. En supposant une composition rocheuse similaire à celle des lunes de Jupiter Callisto et Ganymède, les composants du système devraient être très lâchement emballés - environ la moitié de l'espace vide, une caractéristique interne qui n'est pas attendue pour un système binaire de même taille, ont conclu les chercheurs. .
L'équipe suggère une composition plus raisonnable de glace d'eau avec seulement 15% d'espace ouvert, ce qui rend ces objets similaires aux comètes et aux petits objets de la ceinture de Kuiper, qui ont été déterminés comme ayant des densités inférieures à l'eau.
Marchis soupçonne que le système binaire s'est formé lorsqu'un seul gros astéroïde a été déchiré par le remorqueur gravitationnel de Jupiter.
"Le système Patroclus présente des caractéristiques similaires aux astéroïdes binaires proches de la Terre, qui se seraient formés lors d'une rencontre avec une planète terrestre par une marée de séparation", a-t-il déclaré. «Dans le cas d'un astéroïde troyen, ce n'est que lorsque le travail de nos collaborateurs a été publié récemment que nous pourrons suggérer que cette rencontre a été avec Jupiter.»
Parce que dans L'Iliade d'Homère, Patrocle était le compagnon d'Achille et un héros de la guerre de Troie, Achille aurait été un nom approprié pour l'un des deux astéroïdes, qui sont à peu près de la même taille. Cependant, un autre astéroïde porte déjà le nom d'Achille, alors Marchis et ses collaborateurs ont proposé de nommer le plus petit membre du système binaire Menoetius, du nom du père de Patrocle. Le Comité des noms des petits corps de l'Union astronomique internationale a provisoirement accepté le nom. L'astéroïde désigné Menoetius mesure environ 112 kilomètres (70 miles) de diamètre, tandis que Patroclus mesure environ 122 kilomètres (76 miles) de large.
En plus de Marchis, l'équipe comprenait le professeur d'astronomie Imke de Pater et le boursier postdoctoral Michael H. Wong de UC Berkeley; Daniel Hestroffer, Pascal Descamps, J ?? bf? R ?? bf? Me Berthier et Fr ?? bf? D ?? bf? Ric Vachier de l'Institut de M ?? bf? Canique C ?? bf? Leste et de Calculs des ?? bf? ph ?? bf? m ?? bf? rides (IMCCE); et Antonin Bouchez, Randall Campbell, Jason Chin, Marcos van Dam, Scott Hartman, Erik Johansson, Robert Lafon, David Le Mignant, Paul Stomski, Doug Summers et Peter Wizinovich de l'Observatoire W. Keck.
Le projet a été financé par des subventions de la National Science Foundation par le biais du Science and Technology Center for Adaptive Optics et de la National Aeronautics and Space Administration. La plupart des données ont été obtenues à l'Observatoire W. Keck, qui est exploité en tant que partenariat scientifique entre le California Institute of Technology, l'Université de Californie et la NASA, avec des observations supplémentaires obtenues à l'Observatoire Gemini géré par l'Association of Universities for Research dans Astronomy, Inc., dans le cadre d'un accord de coopération avec la NSF au nom du partenariat Gemini.
Source d'origine: communiqué de presse de UC Berkeley
