Principe

Les observations d’occultations stellaires par les astéroïdes

Une occultation se produit lorsqu’un astre passe devant un autre astre en en masquant une partie. Une éclipse de Soleil est une occultation : la Lune masque tout ou partie du disque solaire. Quand un astéroïde passe devant une étoile, il existe donc une zone sur la Terre où il y a « éclipse totale » et où l’étoile va disparaître un cours instant aux yeux des observateurs. Le grand nombre d’étoiles et d’astéroïdes dans le ciel va entraîner un nombre important de tels phénomènes, plusieurs dizaines par semaine, mais environ un à deux par semaine bien observable par un astronome amateur.  Il faut évidemment un télescope pour observer ce type de phénomène.

Les astéroïdes, parfois appelés planètes mineures, sont des restes rocheux laissés par la formation initiale de notre système solaire il y a environ 4,6 milliards d’années.

La plupart de ces décombres spatiaux anciens se trouvent en orbite autour du Soleil entre Mars et Jupiter dans la ceinture d’astéroïdes principale. Les astéroïdes varient en taille. Vesta, le plus grand, à environ 530 kilomètres de diamètre. Les plus petits que l’on puisse identifier sont des corps de moins de 10 mètres de diamètre. La masse totale de tous les astéroïdes combinés est inférieure à celle de la Lune.

En décembre 2019, le nombre d’astéroïdes connus est de 889 716.

Principe
L’observation d’une occultation stellaire par un astéroïde consiste à chronométrer le temps de passage d’un astéroïde devant une étoile. L’étoile va disparaître brutalement pendant quelques fractions de secondes à quelques secondes… puis réapparaître.
Comme pour une éclipse totale de Soleil, le phénomène ne sera observable qu’à l’intérieur d’une bande d’occultation, représentant la trajectoire de l’ombre de l’astéroïde à la surface de la Terre. (voir figure ci-contre). De part et d’autre de cette bande, l’astéroïde n’occultera pas l’étoile.

L’observation d’une occultation stellaire permet de réaliser une mesure de la dimension d’un astéroïde.

Connaissant la vitesse apparente de l’astéroïde, la durée de disparition de l’étoile (en secondes) sera directement convertible en une dimension sur l’astéroïde (en kilomètres). Les temps précis de disparition et de réapparition ainsi que la position de l’observateur sur le géoïde terrestre seront nécessaires pour positionner cette mesure dans l’espace et assembler ainsi les observations en provenance de différents observateurs. La mesure obtenue par un seul observateur est appelée une corde. Elle représente en effet un seul segment, mesuré d’un bord à l’autre du contour de l’astéroïde.

Imaginons un astéroïde de 200 km de diamètre qu’on place à 300 millions de km de la Terre.

Si plusieurs observateurs A, B, C, et D observent depuis différents endroits dans la largeur de la bande d’occultation, on obtient plusieurs cordes, de différentes longueurs, correspondant à différents segments parallèles traversant le contour de l’astéroïde.

Si les observateurs sont très nombreux, on va obtenir le profil complet de l’astéroïde, véritable « photographie » de son contour au moment de l’occultation, avec ses creux et ses bosses.

de gauche à droite : Laetitia 1998/03/21 – Daphne 1999/07/02 – Tercidina 2002/09/17 – Bertholda 2003/08/26

Cette mesure a deux grandes qualités :
– elle est directe ; pas d’hypothèse sur les propriétés du corps mesuré (radiométrie infrarouge, photométrie, radar)
– elle est très précise; résolution angulaire typique de 1 mas pour une résolution temporelle de 0.1s.

L’observation d’une occultation stellaire par un astéroïde permet :

• d’améliorer la connaissance de l’orbite de l’astéroïde. Connaissant par photométrie la magnitude absolue de l’astéroïde à l’instant de l’occultation, on en déduit alors l’albédo du corps, ce qui va contraindre sa composition et donc sa masse.
• de détecter des astéroïdes binaires.
• de mesurer le diamètre de l’étoile cible.
• de découvrir des étoiles binaires serrées, indétectables par d’autres méthodes.

Plusieurs profils obtenus lors de différentes occultations par le même objet permettront enfin de construire un modèle 3D de celui-ci.

                          Modélisation 3D de l’astéroïde Daphné

Je réalise régulièrement des mesures d’occultation. Les résultats de ces mesures sont déposés sur le site www.euraster.net dont sont extraites les informations de cette page.