La NASA a accidentellement modifié l’orbite d’un astéroïde autour du Soleil

Tôt ou tard, l'humanité repérera un astéroïde se dirigeant vers nous, capable de détruire une ville entière voire même un pays tout entier. C'est pourquoi, en 2022, la NASA a organisé une répétition générale de défense planétaire. L'agence spatiale américaine a intentionnellement fait s'écraser un vaisseau spatial sans équipage sur un astéroïde inoffensif pour modifier sa trajectoire. 

La cible était Dimorphos, un astéroïde lunaire de 160 mètres de long qui orbite autour de Didymos, un astéroïde de 777 mètres de long. Aucun des deux ne représentait une menace pour la Terre et modifier l'orbite du petit astéroïde autour de son compagnon plus grand n'était pas susceptible de changer cela. La mission, connue sous le nom de Double Asteroid Redirection Test (DART) ou en français test de déviation d'un astéroïde double, a été un succès, démontrant qu'il est possible de détourner un astéroïde de la Terre.

Néanmoins, des observations minutieuses au télescope révèlent désormais que la rencontre kamikaze de DART et Dimorphos a été si violente que le rebond du satellite lunaire a perturbé la gravitation de Didymos, déplaçant les deux astéroïdes sur une orbite différente autour du Soleil. 

Autrement dit, « en frappant la lune aussi fort que nous l'avons fait, nous avons également légèrement déplacé l'objet géant qui se trouvait à côté » explique Andy Rivkin, astronome planétaire au Laboratoire de physique appliquée de l'université Johns-Hopkins (JHU) et l'un des auteurs de la nouvelle étude publiée le 6 mars dans la revue Science Advances. C'est la première fois que l'humanité modifie l'orbite solaire d'un astéroïde. 

UNE PUISSANCE DE FRAPPE INATTENDUE

Les astéroïdes binaires, tels que Didymos et Dimorphos, partagent un centre gravitationnel commun. Ce centre est dominé par l'objet le plus massif, en l’occurrence Didymos, qui est 200 fois plus massif que Dimorphos. Toutefois, si vous donnez un coup à l'objet le plus petit, son compagnon plus grand le « ressentira » également. 

Avant la collision entre DART et Dimorphos en 2022, les scientifiques ont dû réfléchir à toutes les issues possibles de la mission, y compris plusieurs scénarios relativement sinistres. « Et si cette expérience mettait le système Didymos sur une trajectoire de collision avec la Terre ? » se demande Rahil Makadia, un autre coauteur de l'étude et chercheur en défense planétaire à l'université de l’Illinois à Urbana-Champaign. « Ce n'est évidemment pas souhaitable. Nous avons donc étudié la question. »

Ils ont découvert qu'il n'y aurait aucun effet détectable sur Didymos. Ce dernier remarquerait l'impact sur Dimorphos mais lui-même ne bougerait pas. 

À l'époque, la NASA avait déclaré que pour que sa mission soit considérée comme un succès, DART devrait avoir changé l'orbite de Dimorphos autour de Didymos de soixante-treize secondes. Au lieu de cela, le petit vaisseau spatial de la taille d'une camionnette a fini par réduire l'orbite de l'astéroïde de trente-trois minutes, grâce à la puissance de l'impact de DART et à l'éruption de débris rocheux qui se sont détachés de Dimorphos lors de cet impact. 

Avant la mission, les astronomes soupçonnaient Dimorphos d'être ce que l'on appelle un amas rocheux, plutôt qu'un énorme rocher unique, il s’agirait davantage d’un ensemble de rochers tout juste maintenus ensemble par la faible gravité de l'astéroïde. En le frappant avec un vaisseau spatial lancé à 22 500 kilomètres par heure, une partie de cet amas serait inévitablement projetée dans l’espace. 

Cependant, l'impact de DART a détaché beaucoup plus de débris que prévu. Cette projection a agi comme un propulseur de fusée, propulsant vigoureusement l'astéroïde vers l'arrière, bien plus que la plupart l'avaient prédit. 

Tous ceux qui ont assisté à ce drame ont pensé la même chose : « cela va avoir des conséquences inattendues » affirme Federica Spoto, chercheuse en dynamique des astéroïdes au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, qui n'a pas participé à l'étude. Si Dimorphos a été si profondément affecté par le vaisseau spatial, qu'en est-il de Didymos ? 

ESCARGOTS VS ASTÉROÏDES 

Depuis la disparition de DART en 2022, Rahil Makadia et son équipe ont suivi Didymos et Dimorphos à l'aide d'une technique nommée occultation stellaire. Il s'agit d'une opération délicate qui nécessite d'être au bon endroit, au bon moment, afin d'observer un objet céleste passer devant une étoile lointaine. En fonction de la façon dont l'objet bloque temporairement la lumière de l'étoile, les astronomes peuvent déterminer à quelle vitesse et dans quelle direction il se déplace dans l'espace. 

Grâce à près de deux douzaines d'occultations stellaires, l'équipe de Rahil Makadia a déterminé que les deux astéroïdes avaient ralenti mais seulement d'environ 35,5 kilomètres par heure. Pour mettre les choses en perspective, un escargot de jardin typique se déplace environ 1 000 fois plus vite. 

Contrairement au changement de l'orbite de Dimorphos autour de Didymos, la modification du parcours de Didymos autour du Soleil était minime. D'après Cristina Thomas, astronome planétaire à l'université du Nord de l'Arizona qui n'a pas participé à l'étude, cela représente « l’équivalent du déplacement du système Didymos de la hauteur de la tour Eiffel en un an. »

« Il s'agit d'un changement infime » affirme Rahil Makadia. Toutefois, avec le temps, des changements subtils peuvent s'accumuler et considérablement modifier les orbites des astéroïdes. Par mesure de sécurité, ils ont effectué des calculs pour déterminer où Didymos et son satellite pourraient finir à long terme. 

Mais il n'y a pas de quoi s'inquiéter. « Didymos ne risque pas de percuter la Terre » assure Rahil Makadia. 

L'HÉRITAGE DE DART

Les mesures montrent que les astronomes peuvent détecter des changements d'orbite d'astéroïdes d'une précision incroyable au nom de la défense planétaire. « C'est vraiment impressionnant » affirme Cristina Thomas. 

En prime, les mouvements liés de Dimorphos et Didymos ont permis à l'équipe de déterminer de façon précise la densité des deux astéroïdes. Dimorphos a une densité à peine supérieure à celle de l'eau, ce qui explique pourquoi il a changé de forme comme un fluide lorsque DART s'est écrasé dessus. Didymos est considérablement plus dense, davantage semblable à une montagne. 

Il est important de connaître la densité de différents astéroïdes si vous espérez sauver le monde. Si vous essayez de dévier imprudemment un amas de débris comme Dimorphos en le frappant trop fort avec un vaisseau spatial comme DART, il pourrait se désintégrer en plusieurs éclats qui se dirigeraient vers la Terre. À l'inverse, un astéroïde rigide comme Didymos ne projettera pas de grandes quantités de débris, ce qui signifie que vous aurez besoin de plusieurs intercepteurs comme DART, ou d'un seul vaisseau spatial équipé d'une bombe nucléaire, pour obtenir la déviation que vous souhaitez. 

Plus tard cette année, la sonde spatiale Hera de l'Agence spatiale européenne atteindra Dimorphos pour examiner les débris laissés par DART. Elle apportera sans aucun doute des révélations sur la première expérience de défense planétaire de l'humanité. Le vaisseau spatial a beau avoir explosé en un million de morceaux en 2022, il a laissé derrière lui une multitude de données scientifiques intéressantes qui pourraient aider à défendre la Terre si, ou quand, l'humanité détecte(ra) un astéroïde en approche.