Effet Yarkovsky sur les astéroïdes

Description de l'image : Illustration représentant l'influence de l'effet Yarkovsky sur la surface d'un astéroïde. On observe des zones d'absorption de la lumière solaire et de réémission thermique asymétrique créant une légère poussée due à l'effet Yarkovsky. Source : Astronoo IA.

L'énergie solaire et les astéroïdes

L'énergie solaire influence significativement les astéroïdes à travers l'Effet Yarkovsky qui modifie leur orbite et leur rotation. L'effet Yarkovsky est une force non gravitationnelle due à l'absorption et à la réémission de la lumière solaire sous forme de chaleur par un astéroïde.

Lorsqu'un astéroïde est exposé au Soleil, sa surface absorbe de l'énergie solaire. En tournant sur lui-même, il réémet cette énergie sous forme de rayonnement infrarouge, qui exerce une faible poussée. Cette poussée modifie très lentement l'orbite de l'astéroïde.

L'effet dépend de la taille, de la forme, de la rotation et de la composition de l'astéroïde. Pour des astéroïdes de petite taille (< 10 km), cet effet peut entraîner des changements mesurables d'orbite sur des échelles de temps de millions d'années. L'effet Yarkovsky peut les rapprocher ou les éloigner du Soleil, modifiant leur trajectoire et leur stabilité orbitale.

L'effet Yarkovsky sur Apophis

L'effet Yarkovsky exerce une force très faible mais constante sur l'astéroïde Apophis (370 m de diamètre) dont le risque d'impact avec la Terre n'est pas négligeable. Cette force non gravitationnelle, bien qu'invisible à court terme, peut entraîner des déplacements orbitaux au fil du temps.

Les estimations actuelles indiquent que l'effet Yarkovsky pourrait induire une variation de sa trajectoire de plusieurs centaines de kilomètres sur des périodes de plusieurs millénaires. Cela signifie que, bien que la taille de l'effet puisse sembler petite par rapport à d'autres forces gravitationnelles, elle devient significative sur de longues échelles de temps.

Tout changement dans l'orbite d'Apophis dû à l'effet Yarkovsky contribue à une meilleure précision des prédictions d'impact potentiel avec la Terre.

Pourquoi l'irradiation solaire modifient la rotation d'un astéroïde ?

L'effet YORP (Yarkovsky–O'Keefe–Radzievskii–Paddack) est une extension de l'effet Yarkovsky, où l'irradiation solaire et la réémission thermique modifient la rotation et l'orientation d'un astéroïde.

Les irrégularités dans la forme de l'astéroïde (cratères, protubérances, etc.) provoquent une asymétrie dans la réémission de la chaleur. Cette asymétrie crée un couple qui accélère ou ralentit la rotation de l'astéroïde. Dans certains cas, cela peut conduire à une désagrégation si l'astéroïde atteint une vitesse de rotation critique.

Les petits astéroïdes (< 10 km) sont plus sensibles à cet effet qui peut faire basculer leur axe de rotation ou entraîner leur fragmentation. Cet effet joue un rôle clé dans l'évolution à long terme des astéroïdes proches de la Terre (NEA).

Autres effets liés à l'énergie solaire

Sublimation des matériaux volatils : Les astéroïdes contenant des glaces (notamment les astéroïdes riches en carbone) peuvent libérer des gaz sous l'effet de la chaleur solaire. Cette sublimation peut créer des jets qui modifient leur trajectoire ou leur rotation. C'est un mécanisme similaire à celui observé sur les comètes.

Altération thermique : Les cycles de chauffage/refroidissement dus à l'irradiation solaire provoquent des fractures thermiques dans les roches de surface. Ce processus contribue à la désagrégation des astéroïdes, produisant des débris et des régolites.

Implications astrophysiques

Modification des populations d'astéroïdes : L'effet Yarkovsky déplace les astéroïdes vers des "résonances gravitationnelles" avec les planètes (comme Jupiter ou la Terre), d'où ils peuvent être éjectés du système solaire ou dirigés vers la Terre.

Formation des familles d'astéroïdes : L'effet YORP favorise la fragmentation des astéroïdes, contribuant à la création de familles d'astéroïdes ou de petits corps.

Risques d'impact avec la Terre : Ces effets sont essentiels pour prédire la trajectoire des astéroïdes géocroiseurs. Ignorer ces forces peut entraîner des erreurs dans les modèles de prévision.

Ordre de grandeur des effets

Effet Yarkovsky : Une variation de l'ordre de 10^-4 N (pour un astéroïde de 1 km) peut entraîner des déplacements orbitaux de plusieurs centaines de kilomètres en un million d'années.

Effet YORP : Les changements de vitesse de rotation sont typiquement de l'ordre de 10^-8 rad/s/an, mais peuvent accumuler des effets significatifs sur des millions d'années.

En résumé

L'énergie solaire joue un rôle majeur dans l'évolution dynamique des astéroïdes. Les effets Yarkovsky et YORP influencent leurs trajectoires, leur rotation et même leur structure. Ces mécanismes sont cruciaux pour comprendre l'évolution des astéroïdes dans le système solaire et pour évaluer les risques d'impact sur Terre.