La véritable origine des Géminides, l’une des plus belles pluies d’étoiles filantes

Chaque année, aux alentours de mi-décembre, une pluie d'étoiles filantes peut être admirée dans la constellation des Gémeaux : ce sont les Géminides, qui présentent généralement un pic d'activité durant la nuit du 13 au 14 décembre. Selon les années, il est ainsi possible d'observer jusqu'à une centaine d'étoiles filantes par heure - bien qu'il soit nécessaire de choisir un site le plus dépourvu possible de pollution lumineusepollution lumineuse. Les étoiles filantes ne sont pas des étoiles à proprement parler, mais de petits météoroïdes - des fragments de poussière cosmique qui, en pénétrant dans l'atmosphèreatmosphère, produisent une traînée lumineuse.

Que sont les étoiles filantes ? Franck Menant vous explique tout dans cet épisode de Futura dans les Étoiles. © Futura

Phaéton, le corps-parent des Géminides

Les scientifiques suspectent depuis longtemps que l'essaim des Géminides proviendrait de l'astéroïde Phaéton, en raison de leurs orbitesorbites communes. Pourtant, les essaims d'étoiles filantes proviennent généralement de comètes qui, en s'approchant du SoleilSoleil, se subliment partiellement, produisant des traînées de gazgaz et de poussières, lesquelles peuvent plus tard croiser l'orbite terrestre. De nombreux scientifiques supposent ainsi que PhaétonPhaéton serait en fait le reste d'un noyau de comètecomète. Lorsque l'objet atteint son point le plus proche du Soleil (à une distance d'environ un dixième de la distance qui sépare le Soleil de la Terre), il se dote d'ailleurs d'une fine queue, ressemblant fortement à la queue d'une comète.

Observations de l’astéroïde Phaéton réalisées avec le télescope Arecibo en décembre 2017. © Arecibo Observatory, Nasa, NSF

Les astronomes ont ainsi longtemps pensé que cette queue était composée de fragments de roche qui généreraient les Géminides. De récentes observations semblent pourtant contredire cette hypothèse, indiquant que les particules actuelles de la queue sont jusqu'à mille fois plus petites que les roches des Géminides : par conséquent, le nuagenuage de roches responsable des Géminides a vraisemblablement dû se former dans le passé. Une théorie suggère que Phaéton a déposé les fragments Géminiens près de la Terre il y a environ 2 000 ans, car c'est à cette époque que l'objet serait passé au plus près du Soleil. Mais selon une nouvelle étude, si Phaéton avait produit les Géminides via une activité cométaire, l'astéroïde aurait dû contenir d'énormes quantités de glace pour éjecter ces fragments... ce qui semble peu probable selon les modèles numériquesmodèles numériques. Pour expliquer l'origine des Géminides, les auteurs se penchent sur un autre mécanisme : l'instabilité rotationnelle de Phaéton. Ils présentent leurs travaux dans la revue Astronomy & Astrophysics.

Les Géminides seraient en fait bien plus anciennes que ce que l’on pensait !

Selon les auteurs, le phénomène d'instabilité rotationnelle surviendrait lorsque les rayonnements solairesrayonnements solaires « pousseraient » un astéroïde, accélérant progressivement sa vitesse de rotationvitesse de rotation de manière que quelques millions d'années plus tard, il tourne assez rapidement pour que les forces gravitationnellesforces gravitationnelles, qui maintiennent les composants de l'astéroïde agglomérésagglomérés entre eux, se voient surpassées par les forces centrifugesforces centrifuges. Dans le cas de Phaéton, une telle instabilité pourrait partiellement le fragmenter, produisant des millions de morceaux de roches et de poussières... et peut-être les Géminides.

Et les simulations numériquessimulations numériques des scientifiques semblent conforter cette hypothèse. Mieux, deux de leurs simulations imitent presque exactement les trajectoires observées des Géminides ! Leurs modèles indiquent ainsi que Phaéton aurait subi une importante perte de massemasse due à son instabilité rotationnelle il y a environ 18 000 ans, produisant, selon les scientifiques, le nuage de particules responsables des Géminides. Après sa perte de masse, les auteurs suspectent que la rotation de Phaéton a progressivement ralenti, du fait de la conservation de son moment angulairemoment angulaire ; mais de récentes observations suggèrent que sa vitesse de rotation augmente à nouveau, raccourcissant sa période de rotationpériode de rotation de quatre millisecondes chaque année. De nouveaux météores pourraient ainsi voir le jour... dans quelques millions d'années.