C'est une convention astronomique bien connue que la Terre n'a qu'un seul satellite naturel, qui est connu (de façon quelque peu créative) comme «la Lune». Cependant, les astronomes savent depuis un peu plus d'une décennie que la Terre a également une population de ce que l'on appelle des «lunes transitoires». Il s'agit d'un sous-ensemble d'objets géocroiseurs (objets géocroiseurs) qui sont temporairement captés par la gravité de la Terre et prennent des orbites autour de notre planète.
Selon une nouvelle étude d'une équipe d'astronomes finlandais et américains, ces orbites capturées temporairement (TCO) pourraient être étudiées avec le Large Synoptic Survey Telescope (LSST) au Chili - qui devrait devenir opérationnel d'ici 2020. En examinant ces objets avec le télescope de prochaine génération, les auteurs de l'étude soutiennent que nous avons beaucoup à apprendre sur les objets géocroiseurs et même que nous commençons des missions sur eux.
L'étude, récemment publiée dans la revue Icare, était dirigé par Grigori Fedorets - un étudiant au doctorat du département de physique de l'Université d'Helsinki. Il était accompagné de physiciens de l'Université de technologie de Luleå, de l'Institut de recherche intensive en données astrophysiques et cosmologiques de l'Université de Washington (DIRAC) et de l'Université d'Hawaï.
Le concept des TCO a été postulé pour la première fois en 2006 après la découverte et la caractérisation du RH120, un objet mesurant 2 à 3 mètres (6,5 à 10 pieds) de diamètre qui tourne normalement autour du Soleil. Tous les vingt ans environ, il se rapproche du système Terre-Lune et est temporairement capturé par la gravité terrestre.
Les observations ultérieures des objets géocroiseurs - tels que l'astéroïde 1991 VG et le météore EN130114 - ont ajouté un poids supplémentaire à cette théorie et ont permis aux astronomes d'imposer des contraintes aux populations de TCO. Cela a conduit à la conclusion que les satellites capturés temporairement appartiennent à deux populations. D'une part, il y a les TCO, qui font l'équivalent d'au moins une révolution autour de la Terre tout en étant capturés.
Deuxièmement, il existe des flybys temporairement capturés (TCF), qui équivalent à moins d'une révolution lors de leur capture. Selon Fedorets et ses collègues, ces objets sont une cible attrayante pour la recherche et le rendez-vous avec des vaisseaux spatiaux - sous la forme de missions de la taille d'un cube ou de vaisseaux spatiaux plus grands qui pourraient effectuer des missions de retour d'échantillons.
Pour commencer, l'étude de ces objets permettrait aux astronomes de limiter la taille et la fréquence des objets géocroiseurs dont la taille varie de 1 / 10e de mètre à 10 mètres de diamètre, ce qui n'est pas bien compris. En règle générale, ces objets sont trop petits et trop faibles pour que la plupart des télescopes et des techniques puissent être observés efficacement.
La surveillance et l'étude de cette classe spéciale de membres de la haute direction visés est le point de départ du LSST. En raison de sa haute résolution et de sa sensibilité, le LSST devrait devenir l'une des principales installations de découverte d'objets géocroiseurs et d'objets potentiellement dangereux qui sont autrement très difficiles à détecter. Comme Fedorets l'a déclaré à Space Magazine par e-mail:
«[Même] pour le LSST, la grande majorité des lunes transitoires seront trop faibles pour être découvertes. Cependant, ce sera le seul levé capable de découvrir régulièrement des lunes transitoires… Les caractéristiques du LSST qui sont particulièrement adaptées à la détection du TCO incluent: un large champ de vision; magnitude limite V = 24,7, permettant la détection d'objets faibles; mode opérationnel avec des observations consécutives et un suivi rapide du même champ initialement la même nuit, ce qui permet d'identifier les objets traînés se déplaçant rapidement.
Une fois qu'il sera opérationnel, le télescope LSST mènera une enquête sur 10 ans qui répondra à certaines des questions les plus pressantes sur la structure et l'évolution de l'Univers. Ceux-ci incluent les mystères de la matière noire et de l'énergie sombre et la formation et la structure de la Voie lactée. Il consacrera également du temps d'observation au système solaire dans l'espoir d'en apprendre davantage sur les populations planétaires mineures et les objets géocroiseurs.
Pour déterminer le nombre de TCO détectés par le LSST, l'équipe a effectué une série de simulations. Leurs travaux s'appuient sur une étude antérieure menée en 2014 par le Dr Bryce Bolin de Caltech et ses collègues, où ils ont évalué les installations astronomiques actuelles et de prochaine génération. C'est cette étude qui a montré comment le LSST serait extrêmement efficace pour détecter les lunes transitoires.
Pour leur étude, Fedorets a reconsidéré le travail de Bolin et a mené sa propre analyse. Comme il l'a décrit:
«[Une] population synthétique de lunes transitoires a été exécutée à travers la simulation de pointage LSST. L'analyse initiale a montré que le système de traitement des objets en mouvement du LSST ne pouvait reconnaître que trois objets en quatre ans (cadence de trois détections sur une période de 15 jours). Cela semblait [comme] un petit nombre, nous avons donc effectué une analyse supplémentaire. Nous avons sélectionné toutes les observations avec au moins deux observations, et effectué la détermination de l'orbite et la liaison orbitale avec des méthodes alternatives à MOPS. Ce traitement spécial a augmenté le nombre de candidats lunaires transitoires observables d'un ordre de grandeur. »
En fin de compte, Fedorets et son équipe ont conclu que l'utilisation du LSST et du logiciel moderne d'identification automatique des astéroïdes - alias. un système de traitement des objets en mouvement (MOPS) - un TCO pourrait être découvert une fois par an. Ce taux pourrait être porté à un TCO tous les deux mois si des outils logiciels supplémentaires sont développés spécifiquement pour l'identification des TCO qui pourraient compléter un MOPS de base.
En fin de compte, l'étude des TCO sera bénéfique aux astronomes pour un certain nombre de raisons. Pour commencer, il existe un écart entre l'étude des astéroïdes plus gros et des bolides plus petits - de petits météores qui brûlent régulièrement dans l'atmosphère terrestre. Ceux qui se situent entre les deux, qui mesurent généralement entre 1 et 40 mètres (~ 3 à 130 pieds) de diamètre, ne sont actuellement pas bien contraints.
«Les lunes transitoires sont une bonne population pour limiter cette plage de tailles, car dans ces plages de tailles, elles devraient apparaître régulièrement et être détectées avec le LSST», explique Fedorets. «De plus, les TCO sont des cibles exceptionnelles pour les missions [in situ]. Ils ont été livrés «gratuitement» aux alentours de la Terre. Par conséquent, une quantité relativement faible de carburant est nécessaire pour les atteindre. Les missions potentielles pourraient être conçues comme des missions de survol in situ (par exemple de la classe CubeSat), ou comme les premières étapes de l'utilisation des ressources d'astéroïdes. »
Un autre avantage de l'étude de ces objets est de savoir comment ils aideront les astronomes à mieux comprendre les objets potentiellement dangereux (PHO). Ce terme est utilisé pour décrire les astéroïdes qui traversent périodiquement l'orbite de la Terre et présentent un risque de collision. Bien qu'ils aient des caractéristiques d'observation similaires à celles des TCO, ils peuvent être discernés sur la seule base de leurs orbites.
Bien sûr, Fedorets a souligné que, bien que les TCO passent des mois sur des orbites géocentriques, une éventuelle mission pour étudier l'un d'eux devrait être de nature à réponse rapide. Heureusement, l'ESA développe une telle mission sous la forme de leur «comète intercepteur», qui sera lancé sur une orbite d'hibernation stable et activé une fois qu'une comète ou un astéroïde entrera dans l'orbite terrestre.
Une meilleure compréhension des satellites temporaires de la Terre, des objets potentiellement dangereux et des astéroïdes géocroiseurs n'est qu'un des nombreux avantages qui devraient découler des télescopes de nouvelle génération comme le LSST. Ces instruments nous permettront non seulement de voir plus loin et avec plus de clarté (élargissant ainsi notre connaissance de notre système solaire et du cosmos), ils pourraient également nous aider à assurer notre survie à long terme en tant qu'espèce.
