9 avril 2024

La chaleur du Soleil est responsable de la désintégration des poussières cométaires



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Orbites des particules de l’essaim de météores #640 parmi les planètes intérieures du système solaire observée par le réseau de caméras CAMS. L'orbite de la Terre est en bleu. © CAMS SETI
 

Alors que la majeure partie de la masse éjectée par les comètes l'est principalement sous la forme de particules de la taille du centimètre ou plus, cette gamme de tailles est quasi absente des poussières du milieu interplanétaire qu'on appelle la lumière zodiacale. Une équipe internationale a levé le voile sur ce mystère, grâce à un réseau de caméras panoramiques réparties à travers le monde et qui a permis de mesurer la durée de vie des météoroïdes de la taille du centimètre à partir de leur abondance dans environ 500 essaims de météoroïdes d'âges différents.

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a poussière éjectée par les comètes remplit l’espace interplanétaire, sous la forme de ce qu'on appelle dans son ensemble le nuage zodiacal. Ces poussières sont réduites progressivement à des tailles si petites qu’elles dispersent efficacement la lumière du soleil, provoquant une faible lueur dans le ciel nocturne connue sous le nom de « lumière zodiacale ».

On a longtemps pensé que c'étaient les collisions à grande vitesse entre-elles qui pulvérisaient les poussières cométaires, mais aujourd'hui, une équipe de 45 chercheurs, dont un scientifique de l'ULiège, rapporte dans un article publié en ligne dans la revue Icarus cette semaine, que c'est la chaleur du Soleil qui en est la cause.

"Les comètes éjectent la majeure partie de leur masse sous la forme de gros grains de poussière ou de particules de la taille d'un petit caillou, appelés météoroïdes, et qui provoquent les pluies d'étoiles filantes", explique le Dr Peter Jenniskens, astronome à l'Institut SETI. "En revanche, la lumière zodiacale est principalement composée de particules extrêmement fines de la taille des particules de fumée de cigarettes que même les radars ont du mal à détecter comme des météores."

Pourquoi ces petites poussières cométaires sont-elles pulvérisées après avoir été éjectées ?

"Les essaims de météores montrent cette diminution des plus grosses particules au cours du temps, car les pluies plus anciennes ont tendance à contenir moins de météores brillants que les plus jeunes", explique Jenniskens. "Nous avons décidé d'enquêter sur l'origine du phénomène."

Peter Jenniskens dirige un réseau mondial parrainé par la NASA appelé « CAMS » qui surveille le ciel nocturne en permanence à la recherche de météores avec un réseau de 15 réseaux de trois caméras vidéo à faible luminosité dans dix pays différents, explique Emmanuel Jehin de l'équipe COMETA de l'ULiège et responsable de la camera TRAPPIST-S CAMS située à l'observatoire de la Silla au Chili depuis 2018.

 

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La caméra 360 degrés TRAPPIST-S CAMS installée à l'Observatoire de la Silla au Chili enregistre les traînées de météores depuis 2018. Deux autres caméras sont installées dans des observatoires voisins du Chili pour la triangulation des trajectoires. © Emmanuel Jehin

 

"L'installation est automatisée et un logiciel détecte automatiquement les traînées de météores dans des vidéos enregistrées depuis différents endroits puis triangule leur trajectoire dans l'atmosphère", explique Emmanuel Jehin. « Les météores qui arrivent chaque jour de la même direction du ciel appartiennent à un même essaim de météores. Certaines pluies d'étoiles filantes sont bien connues du public et peuvent donner lieu à un joli spectacle même à l'œil nu comme les Perséides aux alentours de la mi-août de chaque année.

Des cartes montrant dans quelle direction ces météores arrivent sur Terre sont disponibles sur le site CAMS

"Dans le cadre de ce travail, nous avons déterminé l'âge des différentes essaims de météores à partir de leur dispersion", explique Stuart Pilorz de l'Institut SETI, "et nous avons ensuite examiné la rapidité avec laquelle elles perdaient leurs gros météores par rapport aux plus petits."

Pour déterminer l'origine de cette disparition, l'équipe a examiné la distance entre les orbites de ces flux de poussières cométaires dans le système solaire et le Soleil. Si les collisions étaient à blâmer, alors ces poussières devraient être détruites plus rapidement et directement proportionnellement à leur proximité avec le Soleil.

"Comme il y a plus de poussières de comète plus près du Soleil, nous nous attendions à ce que les collisions les pulvérisent beaucoup plus rapidement", explique Jenniskens. "Au lieu de cela, nous avons constaté qu'elles survivaint mieux que prévu."

La conclusion est qu’au contraire, ces poussières sont détruites proportionnellement à la température maximale qu’elles atteignent le long de leur orbite. Les contraintes thermiques étant probablement responsables de la fragmentation des plus gros météoroïdes de la Terre jusqu'à l'orbite de Mercure, tandis qu'à l'intérieur de l'orbite de Mercure, les particules sont tellement chauffées qu'elles se désagrègent en particules encore plus fines.

« Nous voyons parfois ce processus en action lorsqu'en un court laps de temps, disons une dizaine de secondes, nous détectons dix ou vingt météores dans une partie du ciel, un "burst" de météores, résultat de la désintégration d'un météoroïde sous l'effet de contraintes thermiques juste avant d'entrer dans l'atmosphère terrestre », explique Emmanuel Jehin.

 

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Groupe de météores suite à la fragmentation d’un météoroïde qui s'est brisé sous l'effet des contraintes thermiques juste avant d'entrer dans l'atmosphère terrestre, au-dessus de la Norvège le 30 octobre 2022. Enregistré par la station Allsky7 AMS119 exploitée par Gaustabanen et Steinar Midtskogen du Norwegian Meteor Network. American Meteor Society

 

Reference scientifique

Jenniskens et al., Lifetime of cm-sized zodiacal dust from the physical and dynamical evolution of meteoroid streams, Icarus, Volume 415, article id. 116034 (2024) https://doi.org/10.1016/j.icarus.2024.116034

Le communiqué de presse du SETI Institute

https://www.seti.org/press-release/heat-blame-space-pebble-demise

Contacts

Emmanuel Jehin

Peter Jenniskens

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