(486958) Arrokoth

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(486958) Arrokoth
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Arrokoth photographie le a 6 700  km par la sonde New Horizons . Image composite couleur de Arrokoth.
Caracteristiques orbitales
Epoque ( JJ 2457800.5) [ 1 ]
Etabli sur 111  observ. couvrant 851 jours ( U = 2 )
Demi-grand axe ( a ) 6,633 4 × 10 9 km [ 1 ]
(44,341 3 ua )
Perihelie ( q ) 6,387 8 × 10 9 km [ 1 ]
(42,699 ua )
Aphelie ( Q ) 6,879 0 × 10 9 km [ 1 ]
(45,983 ua )
Excentricite ( e ) 0,046 1 [ 2 ] , 0.036 [ 3 ]
Periode de revolution ( P rev ) 107 847 j [ 1 ]
(295.27 ans)
Inclinaison ( i ) 2,453 3 ° [ 1 ]
Longitude du nœud ascendant ( Ω ) 158,93 ° [ 1 ]
Argument du perihelie ( ω ) 178,54 ° [ 1 ]
Anomalie moyenne ( M 0 ) 309,63 ° [ 1 ]
Categorie Cubewano
Parametre de Tisserand ( T J ) 5,9 [ 1 ]
Caracteristiques physiques
Dimensions

38 × 18 × 10  km (± 0,5 × 0,5 × 2  km )
Ultima : 21,6 × 19,9 × 9,4  km

Thule : 15,4 × 13,8 × 9,8  km
Periode de rotation ( P rot ) 0,663 3 ± 0,000 8 j [ 4 ]
(15,92 ± 0,02  h )
Magnitude absolue ( H ) 11,1 [ 1 ]
Magnitude apparente ( m ) 26,8
Albedo ( A ) ~0,04

Decouverte
Date a 8  h  51  min  42  s   UTC (premiere observation) [ 1 ]
Decouvert par M. W. Buie
et le telescope spatial Hubble [ 1 ]
Nomme d'apres ≪  ciel  ≫ en langue powhatan
Designation ≪ 1110113Y ≫,
≪ PT1 ≫,
≪ Ultima Thule ≫,
2014 MU 69

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(486958) Arrokoth ( designation provisoire 2014 MU 69 ), surnomme Ultima Thule , est un petit corps du systeme solaire binaire a contact de 33,5 × 19,5  km , situee a 43,4 ua du Soleil . C'est un objet classique de la ceinture de Kuiper [ 5 ] .

Arrokoth est survole par la sonde spatiale New Horizons le , devenant le plus lointain objet explore par l’humanite [ 6 ] , [ 7 ] .

Histoire [ modifier | modifier le code ]

Decouverte [ modifier | modifier le code ]

Photo de la decouverte, sur des images prises a dix minutes d'intervalle par le telescope Hubble.

Le , 2014 MU 69 est decouvert par la camera a large champ (WFC3) du telescope spatial Hubble lors d'un releve preliminaire pour trouver un objet de la ceinture de Kuiper adapte au trajet de la sonde New Horizons . La decouverte a necessite l'exploitation du telescope spatial Hubble , car avec une magnitude apparente d' environ 27 , l'objet ne peut etre detecte que par les plus puissants telescopes. Le telescope spatial est egalement capable de realiser des calculs astrometriques tres precis et donc de determiner une orbite fiable [ 8 ] , [ 9 ] , [ 10 ] .

Bien qu’ a priori moins interessant scientifiquement que 2014 PN 70 , c'est la cible choisie par l'agence spatiale [ 11 ] car la plus facilement atteignable [ 12 ] , necessitant moins de corrections de trajectoire donc de propergol .

Designation [ modifier | modifier le code ]

Lorsque 2014 MU 69 a ete observe pour la premiere fois [ 13 ] , il a recu la designation temporaire (attribuee par les decouvreurs) 1110113Y, rapidement abrege en ≪ 11 ≫ [ 14 ] , [ 6 ] , pour simplification. Son existence en tant que cible potentielle de la sonde New Horizons a ete annoncee par la NASA en [ 15 ] , [ 16 ] et des lors il a ete officieusement designe PT1 pour ≪  Potential Target 1  ≫. Sa designation provisoire officielle, 2014 MU 69 a ete attribuee en par le Centre des planetes mineures (MPC), apres la determination de caracteristiques orbitales suffisantes [ 6 ] . Grace a d'autres observations permettant la determination de son orbite, le MPC lui a attribue officiellement le numero permanent de planete mineure 486958, qui fut publie dans le MPC 103886 du [ 17 ] .

La designation provisoire 2014 MU 69 indique qu'il s'agit du 1745 e  objet ((≪ U ≫ = 20) + (≪ 69 ≫ × 25)) decouvert entre les et (≪ 2014 ≫, ≪ M ≫). Un nom propre a l'objet etant choisi ulterieurement [ 18 ] .

Le est annonce le surnom officieux attribue a cet objet : Ultima Thule, d'apres l'ile legendaire de Thule . Cependant, ce surnom fait debat, car la reference a Thule a deja ete faite par les nazis avec la Societe Thule [ 19 ] , [ 20 ] .

Le , il est officiellement baptise Arrokoth, ce qui signifie ≪  ciel  ≫ dans la culture des Powhatans , peuple du Maryland , la ou il a ete decouvert [ 21 ] . La citation de nommage est la suivante :

≪ Arrokoth est le mot qui signifie ≪ ciel ≫ dans la langue powhatan des autochtones de la region de la baie de Chesapeake . Les institutions de cette region ont joue un role de premier plan en facilitant la decouverte et l'exploration de cet objet ancien et lointain. ≫

?  Minor Planet Circular n o  117234, [ 22 ] .

Occultations stellaires [ modifier | modifier le code ]

En et , 2014 MU 69 a occulte trois etoiles de son arriere plan [ 23 ] . L'equipe du projet New Horizons a forme une equipe specialisee ≪  KBO Chasers  ≫ (les traqueurs d'objets transneptuniens) pour observer ces occultations stellaires depuis l' Amerique du Sud , l' Afrique et l' Ocean Pacifique [ 24 ] , [ 25 ] , [ 26 ] .

Bandes d'observations predites depuis le sol terrestre des occultations stellaires de 2014 MU 69 de 2017.

Le , deux equipes de scientifiques de la NASA ont tente de detecter l'ombre de 2014 MU 69 depuis l' Argentine et l' Afrique du Sud [ 27 ] . Quand ils ont constate qu'aucun de leurs telescopes n'avait observe l'ombre de l'objet, l'hypothese que 2014 MU 69 pourrait ne pas etre aussi grand ou aussi sombre que prevu a ete emise, ainsi que l'hypothese qu'il puisse etre tres reflechissant ou meme qu'il soit constitue d'un amas [ 28 ] , [ 29 ] . Mais des donnees supplementaires prises avec le telescope spatial Hubble en juin et ont revele que les telescopes mobiles avaient ete places au mauvais endroit, et que ces speculations etaient donc fausses [ 30 ] , [ 31 ] .

L'ombre de 2014 MU 69 fait apparaitre la probabilite d'une forme binaire, comme on peut le voir lors de l'occultation stellaire survenue en Argentine le . Les cercles rouges les mieux ajustes revelent la possibilite pour MU 69 d'etre forme d'un double lobe - ou d'un binaire.

Le , le telescope aeroporte de l' observatoire stratospherique pour l'astronomie infrarouge (SOFIA) de la NASA a ete place pres de la ligne centrale prevue pour la deuxieme occultation alors qu'il survolait l' ocean Pacifique depuis Christchurch , en Nouvelle-Zelande. Le but principal de ces observations etait la recherche de la presence de matieres dangereuses comme des anneaux ou de la poussiere pres de 2014 MU 69 qui pourraient menacer la sonde New Horizons pendant son survol en . Les donnees ont ete recueillies avec succes, mais l'ombre centrale a ete manquee. Les donnees collectees par SOFIA seront toujours utiles pour emettre des contraintes sur la presence de poussiere pres de 2014 MU 69 [ 32 ] , [ 33 ] . Les resultats detailles de la recherche de matieres dangereuses ont ete presentes lors de la 49 e  reunion de la Division des sciences planetaires de l'AAS, le [ 34 ] .

Le , le telescope spatial Hubble a ete utilise pour verifier la presence de debris autour de 2014 MU 69 , fixant les contraintes sur la presence d'anneaux et de debris au sein de la sphere de Hill de 2014 MU 69 a des distances allant jusqu'a 75 000  km du corps principal [ 35 ] . Pour la troisieme et derniere occultation, les membres de l'equipe ont mis en place une autre ≪ ligne de cloture ≫ de 24 petits telescopes mobiles disposes le long de la ligne terrestre predite pour le passage de l'ombre de l'occultation dans le sud de l'Argentine (provinces de Chubut et de Santa Cruz ), ou pour pouvoir determiner dans le cas le plus favorable, la taille de 2014 MU 69 [ 25 ] , [ 36 ] . L'espacement moyen entre 2 de ces telescopes etait aussi reduit que 4,5 kilometres [ 37 ] . L'exploitation des dernieres observations de Hubble a permis de determiner la position de 2014 MU 69 avec une precision bien meilleure qu'avec les donnees collectee lors de l'occultation du , et cette fois l'ombre de 2014 MU 69 a ete observee avec succes par au moins cinq des telescopes mobiles [ 36 ] . Combine avec les observations de SOFIA, ceci permettra l'etablissement de bonnes contraintes sur la possibilite d'existence de debris pres de 2014 MU 69 [ 33 ] , [ 31 ] .

Les premiers resultats de l'occultation du montrent que l'asteroide 2014 MU 69 a une forme tres irreguliere (de type ≪  ellipsoide de revolution allonge ≫), voire celle d'un binaire proche ou d'un binaire en contact [ 38 ] . Selon le nombre et la duree des cordes observees, 2014 MU 69 possederait deux ≪ lobes ≫, avec des diametres de 20  km et 18  km , respectivement [ 39 ] .

Deux occultations pour 2014 MU 69 etaient possibles en , la premiere n'a pas ete utilisee etant situee au sud des oceans Atlantique et Indien , mais la deuxieme ayant pu etre observee au Senegal et en Colombie, a permis de reveler un peu mieux la forme de l'objet [ 40 ] .

Exploration [ modifier | modifier le code ]

Designe par PT1 (pour l' anglais potential target 1 , ≪ cible potentielle n o  1 ≫) par l'equipe de la sonde spatiale New Horizons et par 1110113Y par celle du telescope spatial Hubble , le petit corps est selectionne en pour etre une cible de la sonde New Horizons . Apres quatre changements de cap en octobre puis [ 41 ] , la sonde est en en route vers 2014 MU 69 [ 42 ] , [ 43 ] .

Apres le survol reussi de Pluton , la sonde spatiale New Horizons est programmee pour un survol de 2014 MU 69 le a 5  h  34 UTC [ 7 ] , a une distance de 43,4  ua du Soleil dans la constellation du Sagittaire [ 44 ] , [ 45 ] , [ 46 ] , [ 47 ] . 2014 MU 69 est le premier objet a avoir ete decouvert apres le lancement de la sonde spatiale qui doit l'approcher. Des photos prises par la sonde le montrent deja l'objet qui se trouve precisement a l'endroit calcule (alors qu'il est encore a plus de 150 millions de km) [ 48 ] . New Horizons passe a un peu plus de 3 500  km de 2014 MU 69 , soit trois fois moins que la distance minimum aupres de Pluton , la sonde doit effectuer des mesures de temperature, rechercher la presence d'une atmosphere, d'une activite geologique, de lunes et d'anneaux [ 49 ] , et renvoyer des images d'une resolution allant jusqu'a 70  m (contre 183  m pour Pluton ) [ 50 ] . Les donnees recueillies devraient mettre environ 20 mois a etre renvoyees vers la Terre  ; le travail d’archivage et d’analyse devant prendre une annee supplementaire [ 51 ] . Les premieres donnees collectees (apres les photos publiees en janvier) sont revelees en [ 52 ] .

Caracteristiques [ modifier | modifier le code ]

Donnees acquises avant le survol par New Horizons [ modifier | modifier le code ]

D'apres sa luminosite et sa distance, il a ete possible de faire une premiere estimation du diametre de 2014 MU 69 de 18 a 41  km [ 53 ] . Les observations de ont conclu que l'objet ne mesure pas plus de 30  km et est tres allonge. 2014 MU 69 est peut-etre un asteroide binaire rapproche ou un binaire en contact [ 38 ] . Lors d'une occultation stellaire observee le , une forme a deux lobes a ete revelee, avec des diametres de 20 et 18  km , respectivement [ 39 ] . Cela signifie que 2014 MU 69 est probablement un binaire primitif de la ceinture de Kuiper [ 54 ] .

Sa periode de revolution est legerement superieure a 295 ans et le corps presente une faible inclinaison et une faible excentricite par rapport aux autres objets de la ceinture de Kuiper [ 55 ] . Ces proprietes orbitales signifient qu'il s'agit d'un objet classique de la ceinture de Kuiper, un cubewano froid qui est peu susceptible d'avoir subi des perturbations significatives [ 53 ] . Les observations faites en mai et ainsi qu'en juillet et ont grandement reduit les incertitudes sur son orbite [ 8 ] , [ 56 ] .

2014 MU 69 a un spectre rouge, ce qui en fait le plus petit objet de la ceinture de Kuiper dont on a pu mesurer la couleur [ 57 ] .

Entre le et le , le telescope spatial Hubble a boucle 24 orbites terrestres a observer 2014 MU 69 , dans le but de determiner sa periode de rotation et de reduire davantage l'incertitude sur son orbite [ 58 ] . Les premiers resultats montrent que la luminosite de 2014 MU 69 varie de moins de 20 % lorsqu'il tourne [ 39 ] . Ces mesures impliquent des contraintes significatives sur le ratio des axes de 2014 MU 69 qui est inferieur a 1.14, en supposant un plan de vue equatoriale. En tenant compte de sa forme tres irreguliere [ 38 ] , la petite amplitude relevee implique que son pole est pointe vers la Terre. Cela signifie que la sequence du survol de New Horizons ne suivra pas un protocole particulierement complique pour photographier l'objet sur son plus grand-axe, ce qui simplifie considerablement l'ingenierie du survol. La faible amplitude rend difficile un releve precis de la periode de rotation au moment du survol. L'existence de satellites eloignes de 2014 MU 69 a ete exclue jusqu'a une profondeur de champ de plus de 29 ° [ 59 ] .

Le , Mark Buie et al. annoncent lors du congres d'automne de l' Union americaine de geophysique que l'objet pourrait etre dote d'une petite lune [ 60 ] , ce qui sera ensuite dementi [ 61 ] .

Resultats du survol [ modifier | modifier le code ]

L'analyse des donnees acquises lors du survol d'Arrokoth par New Horizons le , cinq ans apres son survol reussi de Pluton , est publiee le sous la forme de trois articles dans Science [ 62 ]  :

  • les images stereoscopiques prises par New Horizons ont permis de dresser une carte geomorphologique d'Arrokoth, d'en etablir plusieurs caracteristiques geologiques et geophysiques , et de dater sa surface par denombrement des crateres d'impact . La periode de rotation d'Arrokoth est de 15,92 ± 0,02  h , avec son pole de rotation pointant vers l'ascension droite 317,5  ±  1 ° , declinaison = ?24,9  ±  1 ° , equinoxe J2000. L'objet se compose de deux lobes a peu pres ellipsoidaux avec des dimensions hors-tout de 36 × 20 × 10  km . Les dimensions maximales des deux lobes sont de 20,6 × 19,9 × 9,4  km et 15,4 × 13,8 × 9,8  km , avec des incertitudes de 0,5 × 0,5 × 2,0  km . Le volume total est celui d'une sphere de diametre 18,3 ± 1,2  km et le rapport des volumes des deux lobes est de 1,9 ± 0,5. La densite globale est superieure a 290   kg/m 3 si le col n'est pas en tension. En supposant une densite globale de 500   kg/m 3 comme celle des cometes , la gravite moyenne de la surface est d'environ 1  mm/s 2 et la resistance a la compression du cou doit etre superieure a 2,3   kPa . Les deux lobes sont alignes, l'axe d'inertie maximal du grand lobe faisant un angle de moins de 5 ° avec celui du petit lobe, et les plans equatoriaux des deux lobes coincident presque. Les reliefs ne depassent pas ~500  m . La surface du petit lobe montre des zones de differents albedos , souvent avec des marges sinueuses et sans signature topographique detectable, tandis que la surface du grand lobe est dominee par des groupes de collines basses et sombres sur un terrain plus clair et plus lisse. La surface du grand lobe est divisee en sous-unites distinctes, qui correspondent peut-etre a des corps plus petits qui se sont accoles anterieurement. Environ 40 crateres d'impact ont ete identifies, le plus grand d'un diametre d'environ 7  km et les autres de moins de 1  km . La densite de crateres indique que la surface d'Arrokoth est vieille de plus de 4  Ga [ 63 ]  ;
  • l'imagerie couleur et les donnees spectroscopiques ont permis d'estimer la composition de la surface, et la radiometrie micro-ondes d'evaluer l' emission thermique d'Arrokoth. Les variations de couleur sont subtiles ? seulement quelques pour cent autour de la couleur rouge prevalente ? mais correlees a la geologie. Certaines sont associees a des marques d'albedo, telles que le cou brillant entre les deux lobes, des taches brillantes associees a une grande fosse ou a un cratere sur le lobe plus petit, et de petits points brillants mal resolus. La glace de methanol (CH3OH) et les tholins organiques dominent le spectre de reflectance dans le proche infrarouge , la glace d'eau ne contribuant pas significativement a l'absorption. A la longueur d'onde micro-onde de 4,2  cm , la face nocturne hivernale d'Arrokoth emet a une temperature de luminosite de 29  ±  5   K . Cette emission emerge probablement du dessous de la surface froide en hiver, a des profondeurs ou persiste la chaleur de l'ete precedent [ 64 ]  ;
  • des simulations numeriques permettent de comprendre comment Arrokoth s'est forme : deux objets lies gravitationnellement ont tourne l'un autour de l'autre et se sont rapproches en spirale sous l'effet des forces de maree , jusqu'a se toucher. Les contraintes dans la region du cou sont compatibles avec l'integrite structurelle d'Arrokoth pour des densites (plusieurs centaines de kg/m 3 ) et des resistances mecaniques (quelques kPa ) similaires a celles observees dans les cometes , mais concernant des masses environ 1 000 fois superieures a celles des noyaux cometaires typiques. Les simulations numeriques d'une collision entre deux objets tels que les deux lobes d'Arrokoth indiquent qu'un impact a une vitesse comparable ou superieure a leur vitesse de liberation mutuelle (quelques m/s ) aurait ete tres destructeur. L'alignement geometrique etroit des lobes ne peut pas resulter d'une collision fortuite, mais c'est la consequence logique de l'evolution d'un objet binaire en co-orbite serree, sous l'effet des forces de maree [ 65 ] .

Formation [ modifier | modifier le code ]

Schéma détaillant la formation de 2014 MU69.
Phases de formation de 2014 MU 69 .

2014 MU 69 etait probablement forme de deux objets, familierement surnommes ≪ Ultima ≫, pour la partie la plus grande, et ≪ Thule ≫ pour l'autre.

Ils se seraient constitues dans un tourbillon de petits corps glaces ; puis avec la perte de moment cinetique , ils se sont rapproches spiralant l'un vers l'autre jusqu'a se rencontrer formant les deux lobes aplatis presents aujourd'hui [ 66 ] .

Galerie [ modifier | modifier le code ]

  • Image MVIC couleur superposée à une image LORRI (en) en noir et blanc à haute résolution.
    Image MVIC couleur superposee a une image LORRI   (en) en noir et blanc a haute resolution.
  • Diagramme présentant la trajectoire de New Horizons dans le Système solaire.
    La trajectoire de New Horizons et les orbites de Pluton et 2014 MU 69 .
  • Animation montrant une occultation stellaire.
    2014 MU 69 occulte brievement la lumiere d'une etoile (au centre) le .
  • Représentation à échelle de deux corps.
    Comparaison des tailles de 2014 MU 69 et de la comete 67P/Tchourioumov-Guerassimenko . L'image de 2014 MU 69 est une vue d'artiste basee sur les donnees collectees lors de l'occultation stellaire.
  • Animation de vues en nuances de gris de 2014 MU69 montrant sa rotation.
    Photographies obtenues par New Horizons entre le et le de 2014 MU 69 .
  • Animation de deux prises de vue de 2014 MU69.
    Animation de deux prises de vue de 2014 MU 69 .

Notes et references [ modifier | modifier le code ]

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Voir aussi [ modifier | modifier le code ]

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Bibliographie [ modifier | modifier le code ]

Document utilisé pour la rédaction de l’article : document utilise comme source pour la redaction de cet article.

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