Gaia : le ciel en profondeur - La chasse aux astéroïdes
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La chasse aux astéroïdes

10/03/2017. Gaia observe beaucoup beaucoup d’étoiles ... mais aussi, bien que ce ne soit pas le but essentiel de la mission, un très grand nombre de petits objets du Système Solaire. Jusqu’ici, Gaia a observé un grand nombre d’astéroïdes déjà connus et permis d’améliorer leurs orbites et la caractérisation de leurs propriétés physiques. Ces astéroïdes sont identifiés comme des taches présentes dans une image Gaia mais pas dans une seconde image prise peu de temps plus tard : signature probable d’objets se déplaçant devant les étoiles plus lointaines. Une fois un astéroïde identifié, ses positions successives sont comparées aux orbites d’astéroïdes connus. Jusqu’ici, tous les astéroïdes étudiés grâce aux données Gaia étaient déjà connus. Pour la première fois en octobre 2016, le système de détection de Gaia a permis la découverte d’objets ne correspondant à aucun astéroïde connu. Voir Figure 1.

Figure 1 : Astéroïde Gaia-606 observé par Gaia le 26 octobre 2016 (© Observatoire de Haute-Provence & IMCCE).

L’identification des astéroïdes démarre dès le pré-traitement des données Gaia (appelé Initial Data Processing - IDT), essentiellement développé à l’Université de Barcelone. Ce pré-traitement compare les observations successives de la même zone du ciel et sélectionne les objets qui apparaissent à une époque mais n’étaient pas visibles aux époques précédentes. Ces objets ont toutes les chances d’être des petits objets du Système Solaire traversant le champ d’observation de Gaia.

Une fois identifiés, ces objets sont traités, au Centre National d’Études Spatiales (CNES) à Toulouse, par un ensemble de logiciels (un pipeline) dédié. Chaque objet est comparé à tous les petits corps du Système Solaire déjà connus. Si aucune correspondance n’est trouvée, alors la source est soit un astéroïde entièrement nouveau, soit un astéroïde sans suffisamment de mesures pour que son orbite ait pu être déterminée avec précision. Jusqu’ici, il avait pu être montré que de nombreux astéroïdes étaient bien détectés par Gaia (voir Figure 2), mais de nombreuses difficultés en avaient empêché la découverte de nouveaux, en particulier la difficulté d’identifier les différentes observations d’une même étoile dans les zones très denses du ciel. Dans ces cas-là, nombre des détections étaient alors envoyées par erreur dans le pipeline "objets du système solaire", rendant très difficile la découverte de nouveaux astéroïdes.

Figure 2 : Détection d’astéroïdes par Gaia au 17 juillet 2015 à partir des premiers huit mois de données. La figure est tracée en coordonnées équatoriales ce qui entraine que le plan de l’écliptique (le plan de l’orbite de la Terre autour du Soleil, ainsi de la plupart des objets du système solaire) apparaît sous la forme d’une trace sinusoïdale où se regroupent les astéroïdes observés par Gaia. Sur cette période de 8 mois, 418 000 observations de Gaia ont pu être associées à des astéroïdes connus, nombre très proche de ce qui était attendu. La couleur des points donne la distance, en secondes d’arc, entre la position obtenue par Gaia et celle qui est prédite d’après les éphémérides de ces astéroïdes. La zone où l’on voit des points rouges (mauvaises identifications) correspond au croisement entre le plan de l’écliptique et le plan de la Galaxie : la très forte densité en étoiles entraîne une mauvaise identification des astéroïdes. (© ESA/Gaia/DPAC/CU4, L. Galluccio, F. Mignard, P. Tanga, Observatoire de la Côte d’Azur)

De nouvelles méthodes ont été développées, avec succès, pour filtrer ces fausses détections. L’astéroïde montré sur la Figure 1, découvert dans les données Gaia en Octobre 2016, a été immédiatement envoyé au réseau d’alertes développé à cet effet, le Gaia Follow-Up-Network ou Gaia-FUN, coordonné par l’IMCCE (Institut de Mécanique Céleste et de Calcul des Éphémérides) à l’Observatoire de Paris. Ce réseau de 27 observatoires, animé par environ 80 observateurs, est montré sur la Figure 3. En fait, une fois l’orbite affinée, il a été conclu que cet objet avait déjà été observé mais pas suffisamment pour que son orbite soit déterminée.

Figure 3 : Réseau Gaia-FUN, dédié au suivi des objets du Système Solaire découverts ou observés par Gaia (mise à jour : janvier 2020).

Gaia-606 est dans la ceinture principale d’astéroïdes, où se trouvent la majorité de ces petits corps. Cependant, Gaia permet également d’obtenir des données de zones du ciel difficiles, ou impossibles, à observer depuis le sol, car trop proches du Soleil lorsque l’on observe depuis la Terre. Balayant l’ensemble du ciel, Gaia apportera aussi des observations à hautes latitudes écliptiques, dans des régions pauvres en astéroïdes et par suite non couvertes par les grands programmes d’observation de petits corps du Système Solaire au sol.

Plus de détails (en anglais), ici.

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