Les étoiles filantes les plus brillantes viennent de la Ceinture d’astéroïdes

Étoiles filantes. © Jean-Luc Dauvergne
La majorité des bolides éclatants qui illuminent l’atmosphère sont plutôt issus de la Ceinture d’astéroïdes que des comètes lointaines. C’est le résultat étonnant obtenu avec le réseau de surveillance du ciel Fripon.

Le 13 décembre 2020, un météore hors du commun, un bolide 100 fois plus lumineux que Vénus, a été enregistré par quatre caméras du réseau Fripon. Apparu à 87 km au-dessus de Bar-le-Duc, le caillou à l’origine de cette étoile filante est entré dans l’atmosphère à 90 000 km/h. Son angle d’incidence très faible de 11° lui a permis de rester lumineux pendant 200 km, soit 10 secondes. Il a disparu à l’est de Montargis, alors qu’il se situait à 38 km d’altitude et a été observé de Cologne jusqu’au nord de l’Italie.

Le météore du 13 décembre 2020, enregistré au-dessus de Troyes. © Vigie-Ciel
Le météore du 13 décembre 2020, enregistré au-dessus de Troyes. © Vigie-Ciel

Pour le grand public, une telle observation est l’occasion de faire un vœu. Les astronomes y voient plutôt l’opportunité de faire de la science. Si le bolide est très lumineux, c’est qu’il est gros. Il a donc une chance de ne pas disparaître totalement lors de son freinage dans l’atmosphère. « Mais d’après nos modèles, l’objet initial faisait 2 kg. Il devrait donc en rester 4 à 5 g après son passage dans l’atmosphère, détaille François Colas, astronome à l’observatoire de Paris. Cela ne vaut pas le coup de chercher à retrouver au sol la météorite dans un cas comme celui-ci ».

Reconstituer l’orbite de ces météorites

Qu’à cela ne tienne. La recherche de météorites n’est qu’un des objectifs scientifiques du projet Fripon. Lorsque plusieurs caméras enregistrent le même météore, il est possible de reconstruire assez finement sa trajectoire avant son entrée dans l’atmosphère. Et les observations multiples ne manquent pas, car le programme est doté de nombreuses caméras équipées d’un objectif capable de voir à 180°. Déployé à partir de 2016, ce réseau tisse sa toile à travers l’Europe avec un maillage régulier. « Il y a actuellement 160 caméras, dont 95 en France », précise François Colas.

Répartition des caméras Fripon et leur équivalents à l’étranger.

Portrait-robot des bolides

Les premiers enseignements de cette surveillance céleste viennent d’être publiés. Les chercheurs esquissent même le portrait-robot de ces bolides. En moyenne, ceux-ci durent 0,8 s et restent lumineux sur 35 km. Sur le millier de détections réalisées par an, 55 % sont des météores sporadiques, c’est-à-dire qu’ils ne sont reliés à aucun essaim connu d’étoiles filantes.

Bien entendu, le réseau ne détecte pas tous les météores. Ses caméras vidéo n’enregistrent que les plus brillants. De plus, 40 % du temps d’observation est perdu pour des raisons météo et qu’il ne fait nuit que la moitié du temps. En tenant compte de ces éléments, les chercheurs estiment qu’il tombe par an 1250 objets de magnitude -5 et plus sur une zone d’un million de kilomètres carrés (soit une surface double de la France).

Cette limite de la magnitude -5 correspond à des objets de 1 cm et plus avant qu’ils n’entrent dans l’atmosphère. Parmi eux, certains sont assez gros pour atteindre le sol sans être totalement volatilisés. « Par an, nous détectons trois chutes de météorites de plus de 50 g sur notre territoire », indique François Colas. Mais aucune des battues lancées en France pour récupérer ces roches célestes n’ont eu de succès jusqu’à présent. La faute au terrain trop difficile pour retrouver la pierre au sol.

Météorite retrouvée en Italie grâce au réseau de surveillance du ciel. DR
Météorite retrouvée en Italie grâce au réseau de surveillance du ciel. DR

Une météorite a néanmoins été retrouvée par l’extension italienne du réseau le 1er janvier 2020. « C’est la seule pour le moment. Nous savions qu’il s’agissait d’une météorite assez petite. Du coup, nous ne sommes pas allés la chercher sur place. En revanche, nous avons fait passer l’information auprès de la population locale, et elle a été repérée par un habitant qui promenait son chien », raconte François Colas.

Deux populations de bolides

Retrouver des météorites était le but premier du programme Fripon. Mais peu à peu, les astronomes ont pris conscience des informations scientifiques qui pouvaient être fournies par les observations des caméras. Les données permettent ainsi d’identifier deux types de populations. Certaines étoiles filantes sont liées aux astéroïdes et d’autres aux comètes. Leur trajectoire permet de les distinguer. Si l’orbite va au-delà de Jupiter, l’origine est cométaire. Sinon, le bolide est lié à la Ceinture d’astéroïdes.

Or, 55 % des bolides observés par Fripon sont liés à la Ceinture d’astéroïdes. Le résultat peut étonner, car on associe souvent les étoiles filantes aux comètes. D’ailleurs, l’équivalent de Fripon au Japon constate qu’une majorité des étoiles filantes sont associées aux comètes. « C’est cohérent. Fripon n’observe que les plus gros objets, ceux qui ont une magnitude de -4 et au-delà », souligne François Colas. Ceux-ci sont plutôt issues d’astéroïdes, alors que les étoiles filantes classiques sont en majorité issues des comètes.

Répartition des vitesses des bolides observés par le réseau Fripon.
Répartition des vitesses des bolides observés par le réseau Fripon.

« Nous allons finir par trouver des familles dynamiques en reliant plusieurs bolides entre eux. Là, on ne les voit pas encore parce qu’il faut des temps d’observation plus longs », espère François Colas. C’est-à-dire trouver des essaims d’étoiles filantes liés aux astéroïdes comme on en connaît déjà associés aux comètes. Pour le moment, un seul cas est connu avec l’essaim d’étoiles filantes des Géminides, associé à l’astéroïde géocroiseur Phaéton. Les Géminides produisent d’ailleurs le plus grand pic de bolides dans l’année. Pour trouver d’autres associations de ce type, un temp long est nécessaire, car les bolides sont rares, il faut donc plusieurs années pour en détecter un nombre significatif. Ce lien ne peut pas être fait pour tous les bolides, car certains sont vraiment sporadiques, car sur un temps long les orbites évoluent de façon chaotique.

A-t-on vu des bolides extrasolaires ?

Les astronomes ont aussi cherché à savoir si, parmi les bolides observés, se cachait un visiteur étranger au Système solaire, comme l’astéroïde 1L/Oumuamua détecté en 2017. Résultat : 0,1 % des détections pourraient être des candidats possibles, mais l’incertitude sur leur vitesse ne permet pas de trancher. Celle-ci tient au fait que la vitesse de freinage dans l’atmosphère ne peut être connue parfaitement, car elle dépend de la taille et de la densité de l’objet.

D’autres programmes de surveillance ont également traqué ces météoroïdes extrasolaires, sans succès. Il ne fait donc pas de doute qu’ils sont rares, mais plus les observations seront nombreuses et plus les chercheurs auront une chance de peut-être en détecter un jour. On peut même se prêter à rêver que, par un coup de chance extraordinaire, cet hypothétique bolide soit assez gros pour qu’une météorite tombe au sol. Les minéralogistes pourraient alors étudier la première roche extrasolaire sous leur microscope !

Un tel événement est hautement improbable. Un espoir plus réaliste est de retrouver grâce à Fripon une météorite issue d’une comète. Certes, quelques météorites connues, comme celle d’Orgueil tombée en 1864, sont supposées d’origine cométaire. Mais l’observation de sa chute par les caméras Fripon authentifierait avec certitude l’origine de la météorite.

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