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L’astéroïde Kleopatra et ses deux lunes sous tous les angles

Onze images montrant l’astéroïde Kleopatra sous divers angles.

Ces onze images montrent l’astéroïde Kleopatra, observé sous divers angles au fil de sa rotation. Les clichés ont été pris à différentes époques comprises entre 2017 et 2019 au moyen de l’instrument SPHERE VLT de l’ESO.

Photo : ESO/Vernazza, Marchis et al./MISTRAL algorithm (ONERA/CNRS)

Radio-Canada

Les images les plus nettes et les plus détaillées prises à ce jour de l'astéroïde Kleopatra et de ses deux satellites naturels ont été publiées par l'Observatoire européen austral (ESO).

Ces photos ont été obtenues grâce aux instruments du Très Grand Télescope (TGT) situé dans le désert d'Atacama au Chili. Le TGT étudie les astres dans les longueurs d'onde allant du visible à l'infrarouge.

L’analyse de ces nouveaux clichés permet aux astronomes de préciser la forme tridimensionnelle et la masse de cet astéroïde distant de plus de 200 millions de kilomètres de la Terre. Ces données offrent également des éléments de compréhension sur la formation de l’astéroïde et des deux lunes orbitant autour de lui.

Kleopatra et ses deux lunes, AlexHelios et CleoSelene. L'astéroïde apparaît au centre et ses lunes (deux petits points blancs) dans les angles supérieur droit et inférieur gauche de l'image.

Sur cette image traitée figurent les deux lunes de l'astéroïde Kleopatra (l'objet blanc central), AlexHelios et CleoSelene, qui apparaissent tels deux petits points blancs dans les angles supérieur droit et inférieur gauche de l'image.

Photo : ESO/Vernazza, Marchis et al./MISTRAL algorithm (ONERA/CNRS)

Kleopatra est un corps unique dans notre système solaire, affirme l’astronome Franck Marchis du Laboratoire d'astrophysique de Marseille et l’auteur de l’une des deux études concacrées à l’astéroïde publiées dans la revue Astronomy & Astrophysics (Nouvelle fenêtre) (en anglais).

La compréhension de ce système complexe et multiple d'astéroïde peut aider à une meilleure connaissance de notre système solaire, ajoute M. Marchis.

Kleopatra orbite autour du Soleil depuis la ceinture d'astéroïdes située entre Mars et Jupiter. Franck Marchis et ses collègues ont découvert en 2008 que Kleopatra possédait deux lunes, qu’ils ont nommées AlexHelios et CleoSelene d'après les enfants de la reine d'Égypte.

L'animation qui suit montre l’orbite de l’astéroïde Kleopatra (en rouge) au sein de notre système solaire. Kleopatra orbite autour du Soleil depuis la Ceinture d’astéroïdes.

Des allures d’os de chien

Les astronomes l’ont appelé astéroïde en forme d’os de chien depuis que des observations radar datant d’une vingtaine d'années ont révélé qu'il se composait de deux lobes reliés par un cou volumineux.

Pour analyser le trio dans le détail, Franck Marchis et son équipe ont utilisé des images acquises entre 2017 et 2019 par l'instrument SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) du télescope.

Puisque Kleopatra est animé d’un mouvement de rotation, l’équipe a été capable de le mesurer et de l’observer sous différents angles et de créer les modèles 3D les plus précis à ce jour de sa forme.

L’os de chien mesure quelque 270 kilomètres de long, ce qui représente la moitié environ de la longueur de la Manche. Les scientifiques ont aussi établi que l'un des lobes qui le composent était de dimensions supérieures à l'autre.

Illustration offrant une comparaison entre les dimensions de l’astéroïde Kleopatra et celles du nord de l’Italie.

Cette image offre une comparaison entre les dimensions de l’astéroïde Kleopatra et celles du nord de l’Italie.

Photo : ESO/M. Kornmesser/Marchis et al.

La deuxième étude dirigée par Miroslav Brož de l'Université Charles de Prague (Nouvelle fenêtre) en République tchèque détaille la technique employée pour déduire les orbites exactes des deux lunes de Kleopatra à l’aide des observations de SPHERE.

D’autres études avaient permis d’estimer la forme de ces orbites, mais les récentes observations du TGT ont montré que les lunes ne se trouvaient pas aux endroits suggérés par les anciennes données.

Ce problème devait être résolu, explique M. Brož, car si les orbites des lunes étaient erronées, le reste l’était également, la masse de Kleopatra notamment.

Les nouvelles observations et une modélisation plus poussée ont permis de correctement décrire l’influence qu’exerce la gravité de Kleopatra sur les mouvements des deux lunes et à déterminer les orbites complexes d'AlexHelios et de CleoSelene.

Ces résultats ont permis de déterminer la masse de l'astéroïde et de constater qu'elle était inférieure de 35 % aux estimations précédentes, notent les chercheurs dans le communiqué.

De plus, en combinant les nouvelles estimations de volume et de masse, les astronomes ont été en mesure de déterminer la densité réelle de l'astéroïde. La nouvelle valeur suggère une densité inférieure de plus de moitié à celle du fer, soit bien moindre que celle issue des estimations antérieures, poursuivent les chercheurs.

Cette faible densité laisse à penser que l’astéroïde est doté d’une structure poreuse et qu'il pourrait être un peu plus qu'un simple amas de gravats. Il contiendrait des métaux et se serait probablement formé par accrétion de matériaux éjectés lors d’un impact géant.

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