Il y a deux semaines, j’ai consacré l’exposé « Special Topics » au sujet des astéroïdes géocroiseurs. Jusqu’à presque la fin du 19ème siècle, tous les plus de 400 astéroïdes qui avaient été découverts jusqu’alors orbitaient dans la « ceinture principale d’astéroïdes » entre Mars et Jupiter, et les astronomes de cette époque ont été assez surpris lorsqu’on a découvert un astéroïde qui pouvait s’approcher assez près de la Terre. Comme je l’ai discuté dans cette présentation, au cours du siècle et quart qui s’est écoulé depuis, nous avons découvert qu’une population assez importante d’astéroïdes existe dans l’espace proche de la Terre, ainsi que dans d’autres régions du système solaire.
L’astéroïde qui allait créer ce changement de paradigme a été découvert le 13 août 1898 par Gustav Witt à l’Observatoire de Berlin en Allemagne – sur une photographie qu’il avait prise de l’astéroïde (185) Eunike à des fins astrométriques – et indépendamment la même nuit par Auguste Charlois à l’Observatoire de Nice en France. Les calculs ont rapidement révélé qu’il se déplace sur une petite orbite modérément allongée (excentricité 0,223) avec une période de seulement 1,76 an (21 mois) qui l’amène à 1,133 UA du soleil au périhélie et à 1,783 UA – un peu au-delà de l’orbite de Mars – à l’aphélie. Ces calculs ont également révélé qu’elle pouvait s’approcher modérément de la Terre à l’occasion, en effet, elle n’était passée qu’à 0,152 UA de la Terre en janvier 1894, 4½ ans avant sa découverte. (Il n’était en fait que deux mois après l’aphélie lorsqu’il a été découvert.) L’astéroïde nouvellement découvert a été baptisé Eros, d’après le dieu grec de l’amour.
On s’aperçut bientôt qu’Eros présentait des variations périodiques à court terme de sa luminosité, ce qui indique une rotation et sa forme oblongue. En 1913, Solon Baley, de Harvard, avait déterminé une période de rotation précise, maintenant fermement établie comme étant de 5 heures 16 minutes. Ses dimensions physiques ont maintenant été déterminées avec précision comme étant de 34 km par 11 km par 11 km, et lorsqu’il est orienté de telle sorte que nous le voyons « pôle-on », sa luminosité peut varier jusqu’à 1,5 magnitudes.
Durant les premières décennies après sa découverte, Eros va jouer un rôle clé dans notre compréhension de l’univers global. Il s’approche suffisamment de la Terre pour que des observateurs postés à différents endroits puissent déterminer une parallaxe mesurable, et donc une distance précise par rapport à lui. En appliquant la troisième loi de Kepler et la loi de la gravitation universelle d’Isaac Newton (dont la troisième loi de Kepler peut être dérivée), il est alors possible de déterminer une estimation précise de la masse totale du système Terre/Lune et, plus fondamentalement encore, une mesure précise de la taille exacte d’une unité astronomique. Cela constitue à son tour une base solide pour la détermination des distances des objets du système solaire, ainsi que pour les mesures de parallaxe et les déterminations de distance qui en résultent pour les étoiles proches. Ce sont les premiers « barreaux » de « l’échelle cosmique » grâce auxquels il est ensuite possible de déterminer les distances des objets dans tout l’univers.
Eros a fait une approche modérément proche de la Terre (0,315 UA) en décembre 1900, et Arthur Hinks de l’Université de Cambridge a pu utiliser les mesures de parallaxe obtenues alors pour faire une détermination raisonnablement précise d’une UA. Lorsque Eros a effectué sa première rencontre avec la Terre après sa découverte, à 0,174 UA en janvier 1931, l’astronome britannique Harold Spencer Jones (qui allait bientôt devenir Astronomer Royal, le directeur de l’Observatoire royal de Greenwich) a pu affiner la détermination de la taille exacte d’une UA à un degré assez élevé. Cette détermination est restée la valeur déterminante d’une UA jusqu’à ce que les mesures radar de la fin des années 1960, puis les mesures des engins spatiaux, la remplacent. La valeur exacte d’une UA a maintenant été déterminée comme étant de 149 597 870,7 km (92 955 807,3 miles).
Le 23 janvier 1975, Eros est passé à 0,151 UA de la Terre, le plus près de notre planète depuis sa découverte, et dans le processus, il est devenu aussi brillant que la 7e magnitude. Cette rencontre a permis de déterminer les valeurs les plus précises de la période de rotation à cette époque, ainsi que les dimensions physiques d’Eros. Le soir même de son approche la plus proche, Eros a occulté l’étoile de 4ème magnitude Kappa Geminorum, l’un des événements les plus précoces et les plus médiatisés de cette nature ; l’occultation a été observée avec succès depuis des endroits du Massachusetts et du Connecticut et, entre autres, cet événement a fourni de précieuses leçons dans l’art de prévoir de tels événements.
L’approche d’Eros de 1975 vers la Terre a été un événement important pour moi personnellement, car dans un sens très réel, elle a produit mon étude astronomique « éclatante ». J’étais en première année de lycée (11e année) à l’époque, et sous la tutelle de l’astronome amateur local Phil Simpson – qui est décédé il y a un an et demi – j’ai pu avoir accès à l’observatoire du district scolaire local (qui abritait un réflecteur de 32 cm) et, à sa suggestion, effectuer plusieurs observations scientifiques d’Eros. J’ai notamment mesuré sa période de rotation en observant ses variations de luminosité, déterminé ses paramètres de luminosité et j’ai même essayé de prédire la trajectoire de l’occultation de Kappa Geminorum. J’ai inscrit mes recherches au concours de la foire scientifique et, à ma grande joie, j’ai remporté la première place dans la division des sciences de la Terre et de l’espace aux foires scientifiques locales, régionales et nationales, ainsi que diverses autres récompenses. Plus important encore, j’ai pu rencontrer Herb Beebe, alors président du département d’astronomie de l’université d’État du Nouveau-Mexique (et qui était l’un des juges de la foire régionale) ; notre conversation s’est transformée en une amitié de longue date qui, à son tour, a joué un rôle non négligeable dans ma décision, plus d’une décennie plus tard, d’entreprendre des études supérieures à NMSU. Incidemment, l’affichage de mon projet de foire scientifique comportait une bûche, peinte à la bombe en noir et montée au sommet d’un piédestal de bain d’oiseaux, pour représenter Eros ; c’était pour démontrer à la fois la forme allongée d’Eros et sa surface sombre globale.
Eros fera à nouveau parler de lui vers la fin du 20e siècle, car il était la destination de la mission NEAR (Near Earth Asteroid Rendezvous) de la NASA – rebaptisée plus tard « NEAR Shoemaker » en l’honneur du célèbre géologue planétaire Eugene « Gene » Shoemaker, tué dans un accident de voiture en juillet 1997. NEAR Shoemaker a été lancé de Cap Canaveral, en Floride, le 17 février 1996. Après une rencontre avec l’astéroïde de la ceinture principale (253) Mathilde le 23 juin 1997 et un survol de la Terre avec assistance gravitationnelle le 23 janvier 1998, il était prévu qu’il arrive et s’insère en orbite autour d’Eros en janvier 1999. Malheureusement, une combustion avortée du moteur en décembre 1998 a forcé un report d’un an, bien que NEAR Shoemaker ait pu effectuer un survol distant d’Eros (3800 km) plus tard en décembre.
NEAR Shoemaker est arrivé sur Eros en février 2000 et s’est mis avec succès en orbite autour de cette planète le 14 février. Pendant les douze mois suivants, NEAR Shoemaker a tourné autour d’Eros à diverses distances et dans diverses configurations orbitales, photographiant et cartographiant largement la surface et effectuant de nombreuses mesures scientifiques. Parmi de nombreuses autres caractéristiques, les images montrent un grand cratère, nommé depuis Charlois Regio, qui semble être dû à un impact qui a eu lieu il y a environ un milliard d’années ; cet événement semble être responsable de la plupart des gros rochers éparpillés sur la surface d’Eros ainsi que de l’absence de petits cratères sur un pourcentage significatif de la surface. Après un an, alors que sa réserve de carburant de manœuvre commençait à s’épuiser, NEAR Shoemaker est descendu à la surface d’Eros le 12 février 2001 et a effectué un atterrissage en douceur sur la surface – devenant ainsi le premier engin spatial à réussir un atterrissage en douceur sur un astéroïde ou un autre petit corps. Il a continué à transmettre des données pendant deux semaines supplémentaires avant d’être mis hors service.
Depuis lors, Eros a effectué deux autres approches assez proches de la Terre : l’une de 0,179 UA le 31 janvier 2012 et l’autre de 0,209 UA le 15 janvier 2019. Elle ne s’approchera pas à nouveau de la Terre avant un certain temps, bien qu’en raison de sa relative proximité et de sa grande taille, elle soit souvent néanmoins détectable sans trop de difficulté dans des conditions appropriées ; par exemple, elle sera de 13e magnitude, et accessible dans le ciel du matin, lorsqu’elle sera au périhélie au début du mois de novembre de cette année, et sera de 12e magnitude lors de sa prochaine opposition, à la mi-juin 2021, date à laquelle elle sera à trois mois de l’aphélie.
Eros s’approchera à nouveau de la Terre le 24 janvier 2056, lorsqu’elle passera à 0,150 UA de notre planète – légèrement plus près que son approche de 1975. J’aurais 97 ans à ce moment-là, et lorsque j’ai signalé ce fait à certains de mes amis scientifiques quand j’étais au lycée, l’un d’eux a répondu en plaisantant que je pourrais peut-être faire un autre projet de foire scientifique sur ce sujet à ce moment-là. Je suppose que nous devrons voir cela…. Mais peut-être que les étudiants de cette époque pourraient mener leurs propres enquêtes sur Eros lorsqu’il s’approchera. Et, peut-être, certains d’entre eux pourraient même le faire en voyageant vers elle et en faisant des observations depuis sa surface….
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