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(5) Astrée

astéroïde de la ceinture principale
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(5) Astrée (désignation internationale (5) Astraea) est un grand astéroïde de la ceinture principale d’astéroïdes, avec un diamètre moyen supérieur à 100 kilomètres[1]. C’est le cinquième astéroïde qui fut découvert, le par Karl Ludwig Hencke dans sa ville natale de Driesen, en Prusse[2],[3]. Il fut nommé en l’honneur de la déesse grecque de la justice, Astrée, sur la recommandation de Johann Franz Encke.

(5) Astrée
(5) Astraea
Description de cette image, également commentée ci-après
Modèle tridimensionnel d'Astrée, obtenu à partir de sa courbe de lumière.
Caractéristiques orbitales
Époque (JJ 2453200,5)
Établi sur 3 272 observ. couvrant 64233 jours (U = 0)
Demi-grand axe (a) 384 877 000 km
(2,573 ua)
Périhélie (q) 310 509 000 km
(2,076 ua)
Aphélie (Q) 459 245 000 km
(3,070 ua)
Excentricité (e) 0,193
Période de révolution (Prév) 1 507,279 j
(4,13 a)
Vitesse orbitale moyenne (vorb) 18,39 km/s
Inclinaison (i) 5,370°
Longitude du nœud ascendant (Ω) 141,690°
Argument du périhélie (ω) 357,536°
Anomalie moyenne (M0) 75,005°
Catégorie Astéroïde de la ceinture principale
Caractéristiques physiques
Dimensions 119,1 km
Masse (m) ~1,2 × 1018 kg
Masse volumique (ρ) ~1 400 kg/m3
Gravité équatoriale à la surface (g) 0,023 m/s2
Vitesse de libération (vlib) 0,053 km/s
Période de rotation (Prot) 0,700 0 j
Classification spectrale S
Magnitude absolue (H) 6,85
Albédo (A) 0,23
Température (T) ~167 K
Découverte
Date
Découvert par Karl L. Hencke
Nommé d'après Astrée
Désignation 1969 SE

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Astrée est composée principalement de silicates de fer et de magnésium, ce qui en fait un astéroïde de classe S[4]. Il parcourt une orbite inclinée de 5° par rapport à l’écliptique et moyennement excentrique, approximativement entre 2 et 3 unités astronomiques, d’une période de 4 ans et 47 jours[5]. Il est le plus grand représentant de la famille d’Astrée, à laquelle il a donné son nom[6]. Sa découverte, 38 ans après celle de Vesta, relança la recherche d’astéroïdes au milieu du XIXe siècle et entraîna la reclassification des quatre premiers astéroïdes et la redéfinition d’une planète.

Découverte

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En 1821, Karl Ludwig Hencke, employé au bureau de poste de Driesen (Prusse), mit en place un observatoire astronomique privé à son domicile, achetant un télescope à Joseph von Fraunhofer. Après avoir pris sa retraite en 1837 pour des raisons de santé, il se consacre pleinement à l’activité astronomique et prend contact avec Johann Franz Encke[7]. Ayant reçu des copies du Berliner Akademische Sternkarten, des cartes du ciel réalisées à l’observatoire de Berlin contenant l’ensemble des étoiles jusqu’à la magnitude 9 à moins de 15° de l’équateur[8], Hencke parcourt pendant des années le ciel, suivant le mouvement des quatre astéroïdes connus en intégrant les cartes en sa possession, dans le but de découvrir une nouvelle planète[2].

Dans la nuit du , Hencke effectuait des observations de Vesta dans la constellation du Taureau lorsqu’il repéra un objet de magnitude 9 qui n’était pas présent dans ses cartes[2]. Les mauvaises conditions météorologiques l’empêchant de poursuivre ses observations les jours suivants, il écrit le 10 décembre une note à Johann Encke, demandant à l’Observatoire de Berlin de confirmer la découverte. La confirmation obtenue le conduit Encke à divulguer la découverte à Heinrich Christian Schumacher le 15 décembre. La nouvelle planète fut observée par Altona (en) et Hambourg le , par Londres et Cambridge le 24, par Poulkovo le 26, par Bonn le 2 janvier, puis par tous les observatoires d’Europe[9].

La découverte d’Astrée encourage de nombreux astronomes à reprendre la recherche d’astéroïdes[10]. Moins d’un an plus tard, la découverte de Neptune fait alors augmenter le nombre de planètes dans le Système solaire à 13. Cependant, la découverte de (6) Hébé le et de sept autres astéroïdes dans les cinq années suivantes poussent les astronomes à limiter le nombre de (grandes) planètes à huit, et à introduire le concept de planétoïde ou d’astéroïde.

Comme les autres astéroïdes majeurs, un symbole a été attribué à Astrée, une ancre inversée (). Le symbole représentait peut-être à l’origine une échelle ou une balance, en raison de la fonction de la déesse Astrée.

Observations

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Astrée a fait l’objet d’observations ultérieures visant à mesurer son orbite et sa taille. Johann Encke calcula une première orbite dans les jours qui ont suivi la découverte. Les données sur la nouvelle planète ne contredisaient pas la conjecture d’Olbers sur l’origine des astéroïdes, qui a alors été renforcée[9]. John Russell Hind, dans son traité The Solar System: Descriptive Treatise Upon the Sun, Moon, and Planets, Including an Account of All the Recent Discoveries de 1852, met en évidence les difficultés rencontrées dans l’observation d’Astrée dans les années qui suivent sa découverte :

« Astræa will not be seen without a tolerably good telescope; and, however powerful may be the instrumental means employed, it is necessary to have a pretty exact knowledge of her position in respect to the neighboring stars, to guard against observing a wrong object. At the opposition in 1847 she was not brighter than a star of the tenth magnitude, and no charts of the heavens hitherto published contain stars of so faint a class. »

— John Russell Hind, The Solar System: Descriptive Treatise Upon the Sun, Moon, and Planets, Including an Account of All the Recent Discoveries

« Astrée n'est visible qu'à l'aide d'un télescope d'une qualité suffisante ; et, quelle que soit la puissance des instruments utilisés, il est nécessaire d'avoir une connaissance assez précise de sa position par rapport aux étoiles voisines, afin d'éviter d'observer un mauvais objet. Lors de son opposition en 1847, elle n'était pas plus brillante qu'une étoile de dixième magnitude, et aucune carte du ciel publiée à ce jour ne contient d'étoiles d'une magnitude aussi faible. »

— Le Système Solaire : Traité Descriptif Sur le Soleil, la Lune et les Planètes, Comprenant un Compte-rendu de Toutes les Découvertes Récentes

En 1847, deux mois après l’opposition, Astrée atteint la magnitude 12, devenant observable seulement avec les meilleurs télescopes[8]. Karl Christian Buhns proposa en 1856 une première estimation du diamètre d’Astrée (environ 98 km) et de 39 autres astéroïdes, en déduisant leur taille de leur luminosité et en supposant leur albédo comme une moyenne de celle des planètes extérieures et de leurs lunes principales. Cette hypothèse, utilisée tout au long du XIXe siècle et jusqu’au milieu du XXe siècle, conduit toutes les valeurs à être sous-dimensionnées. En 1921, Eugenio Padova fournit une première estimation de la période de rotation d’Astrée, en 7,27 heures[11], loin de la valeur réelle.

Paramètres orbitaux

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En bleu, l'orbite de (5) Astrée ; en rouge, les orbites des planètes internes et de Jupiter

Astrée suit une orbite comprise entre Mars et Jupiter, dans la partie moyenne de la ceinture d’astéroïdes, d’une période de 4,13 années (4 ans et 47 jours). Son orbite a une inclinaison de 5,36° par rapport au plan de l’écliptique et une excentricité orbitale de 0,191[5]. Au périhélie, l’astéroïde se rapproche à 2,081 UA du Soleil, tandis qu’il s’en éloigne à 3,067 UA à son aphélie.


Caractéristiques

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Taille et albédo

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Tailles des dix premiers astéroïdes de la ceinture principale comparées à la Lune (en gris). Astrée est le cinquième à partir de la gauche (n°5).

En 1971, David Allen a suggéré que la taille des astéroïdes pourrait être déduite depuis l’étendue de leurs émissions infrarouges. Des observations radiométriques dans l’infrarouge à l’Observatoire du Mauna Kea à Hawaï en permettent de déterminer pour la première fois le diamètre et l’albédo d’Astrée, à respectivement 122 km et 0,13[12],[13]. L’Observatoire d’Arecibo donne à l’astéroïde un diamètre de 120 ± 14 km[14]. En 1992, les résultats de l’enquête Minor Planet Survey effectuée par le satellite IRAS, donnent pour Astrée un diamètre de 119,1 km et un albédo de 0,23[15]. Des mesures effectuées par le Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE/NEOWISE) donnent en 2014 des valeurs de 108,3 km et 0,27[16]. En 2020, l’occultation de deux étoiles par l’astéroïde permet d’estimer un diamètre de 113,0 ± 1,0 km[17].

Masse

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En 2009, les estimations par W. M. Folkner et ses collègues du Jet Propulsion Laboratory de la masse et de la densité d’Astrée en raison de son influence gravitationnelle ont donné une masse d’environ (2,38 ± 0,238) × 1018 kg[18] . William Zielenbach suggère en 2011 comme meilleure estimation une masse de (8,604 ± 2,258) × 1018 kg, malgré l’incertitude élevée de la valeur. Une étude de 2012 attribue à Astrée une masse de (2,64 ± 0,44) × 1018 kg, qui, avec un diamètre supposé d’environ 113 km, donne une densité de 3,45 g/cm3 (sans porosité)[19].

Rotation

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En 1962, Y. C. Chang et C. S. Chang parviennent pour la première fois à dériver une période de rotation à partir de courbes de lumière d’Astrée, obtenant une période de 16,806 heures[20].

Entre 2012 et 2018, le projet All-Sky Automated Survey for SuperNovae (ASAS-SN) a également enregistré des données photométriques provenant de 20 000 astéroïdes. Sur plus de 5 000 d’entre eux, la méthode d’inversion peut être appliquée avec succès, y compris Astrée, pour lequel un modèle de forme tridimensionnelle pour deux axes alternatifs de rotation avec rotation prograde et une période de 16,8006 h ont été calculés dans une étude de 2021[21]. En 2023, des mesures photométriques de Gaia DR3 ont une fois de plus calculé un modèle de forme tridimensionnelle de l’astéroïde pour deux axes de rotation prograde alternatifs avec une période de 16,8008 h[22].

Composition

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Des informations partielles sur la composition d’Astrée ont été déduites via analyse spectroscopique de sa surface. Astrée appartient, dans la classification de Tholen, à la classe des astéroïdes de type S[23]. Sa composition est probablement un mélange nickel-fer avec des silicates de magnésium et de fer, ce qui rend sa surface particulièrement brillante.

Famille d’Astrée

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(5) Astrée est le membre éponyme et le plus grand de la famille d’Astrée. Elle comporte des astéroïdes issus d’une même collision, avec des caractéristiques orbitales moyennes similaires, telles qu’un demi-grand axe de 2,58 UA, une excentricité de 0,20 et une inclinaison orbitale de 4,5° par rapport à l’écliptique[24]. Ce sont principalement des astéroïdes de type S, d’un albédo moyen de 0,25 et d’un âge similaire d’environ 400 millions d’années[25],[26]. En 2019, la famille d’Astrée comptait plus de 6 000 membres.

Notes et références

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  1. ↑ Masiero et al. 2011 ; Masiero et al. 2012, p. 4.
  2. 1 2 3 K. L. Hencke Scoperta, p. 27-35, 1846.
  3. ↑ « Astronomical Sport with Bigger and Better Telescopes » [archive du 26 giugno 2015]
  4. ↑ J. Hanuš et al. Hanus_2013, p. 14, 2013.
  5. 1 2 Base de données du Centre des planètes mineures, consulté le 12 août 2015.
  6. ↑ A. Milani et al. Milani_2014, p. 22-23, 2014.
  7. ↑ Jürgen Hamel Hamel, p. 481, 2007.
  8. 1 2 John Russell Hind Hind, p. 120-121, 1852.
  9. 1 2 Benjamin Silliman, J. D. Dana Scoperta2, p. 445, 1846.
  10. ↑ (en) A. Keith Johnston et Robert Grant, School Atlas of Astronomy, William Blackwood and Sons, , 28-39 p. (lire en ligne)
  11. ↑ (it) Eugenio Padova, « Osservazioni fotometriche dei pianeti (5) Astrea, (44) Nysa e (8) Flora », Memorie della Società Astronomica Italiana, vol. 2,‎ , p. 82‑92 (lire en ligne)
  12. ↑ (en) D. Morrison, « Radiometric diameters and albedos of 40 asteroids », The Astrophysical Journal, vol. 194,‎ , p. 203‑212 (Bibcode 1974ApJ...194..203M, lire en ligne)
  13. ↑ (en) D. Morrison, « Asteroid sizes and albedos », Icarus, vol. 31, no 2,‎ , p. 185‑220 (DOI 10.1016/0019-1035(77)90034-3)
  14. ↑ (en) C. Magri, S. J. Ostro, K. D. Rosema, M. L. Thomas, D. L. Mitchell, D. B. Campbell, J. F. Chandler, I. I. Shapiro, J. D. Giorgini, D. K. Yeomans, « Mainbelt Asteroids: Results of Arecibo and Goldstone Radar Observations of 37 Objects during 1980–1995 », Icarus, vol. 140, no 2,‎ , p. 379‑407 (DOI 10.1006/icar.1999.6130, lire en ligne)
  15. ↑ E.F. Tedesco et al. et p. 1061 IRAS, 2002.
  16. ↑ (en) J. R. Masiero, T. Grav, A. K. Mainzer, C. R. Nugent, J. M. Bauer, R. Stevenson, S. Sonnett, « Main Belt Asteroids with WISE/NEOWISE. Near-infrared Albedos », The Astrophysical Journal, vol. 791, no 2,‎ , p. 1‑11 (DOI 10.1088/0004-637X/791/2/121, lire en ligne)
  17. ↑ (en) D. Herald, D. Gault, R. Anderson, D. Dunham, E. Frappa, T. Hayamizu, S. Kerr, K. Miyashita, J. Moore, H. Pavlov, S. Preston, J. Talbot, B. Timerson, « Precise astrometry and diameters of asteroids from occultations – a data set of observations and their interpretation », Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol. 499, no 3,‎ , p. 4570‑4590 (DOI 10.1093/mnras/staa3077, lire en ligne)
  18. ↑ (en) W. M. Folkner, J. G. Williams, D. H. Boggs, « The Planetary and Lunar Ephemeris DE 421 », The Interplanetary Network Progress Report, vol. 42‑178,‎ , p. 1‑34 (lire en ligne)
  19. ↑ (en) B. Carry, « Density of Asteroids », Planetary and Space Science, vol. 73, no 1,‎ , p. 98‑118 (DOI 10.1016/j.pss.2012.03.009, lire en ligne, consulté le )
  20. ↑ Y. C. Chang et C. S. Chang, « Acta Astronomica Sinica », Acta Astronomica Sinica, vol. 10,‎ , p. 101
  21. ↑ (en) J. Hanuš, O. Pejcha, B. J. Shappee, C. S. Kochanek, K. Z. Stanek, T. W.-S. Holoien, « V-band photometry of asteroids from ASAS-SN. Finding asteroids with slow spin. », Astronomy & Astrophysics, vol. 654, no A48,‎ , p. 1–11 (DOI 10.1051/0004-6361/202140759, PDF, 1,16 Mo)
  22. ↑ (en) J. Ďurech, J. Hanuš, « Reconstruction of asteroid spin states from Gaia DR3 photometry », Astronomy & Astrophysics, vol. 675, no A24,‎ , p. 1–13 (DOI 10.1051/0004-6361/202345889, PDF, 32,9 Mo)
  23. ↑ "JPL Small-Body Database Browser: 5 Astraea
  24. ↑ (en) J. R. Masiero, A. K. Mainzer, J. M. Bauer, T. Grav, C. R. Nugent, R. Stevenson, « Asteroid Family Identification Using the Hierarchical Clustering Method and WISE/NEOWISE Physical Properties », The Astrophysical Journal, vol. 770, no 1,‎ , p. 1–22 (DOI 10.1088/0004-637X/770/1/7, PDF, 7,12 Mo)
  25. ↑ (en) A. Milani, Z. Knežević, F. Spoto, A. Cellino, B. Novaković, G. Tsirvoulis, « On the ages of resonant, eroded and fossil asteroid families », Icarus, vol. 288,‎ , p. 240–264 (DOI 10.1016/j.icarus.2016.12.030)
  26. ↑ A. Milani, Z. Knežević, F. Spoto, P. Paolicchi, « Asteroid cratering families: recognition and collisional interpretation », Astronomy & Astrophysics, vol. 622, no A47,‎ , p. 1–18 (DOI 10.1051/0004-6361/201834056, PDF, 4,60 Mo)

Bibliographie

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  • (en) Biographical Encyclopedia of Astronomers, Thomas Hockey, Katherine Bracher, Marvin Bolt, Virginia Trimble, Richard Jarrell, JoAnn Palmeri, Jordan D. Marché et F. Jamil Ragep, (ISBN 978-0-387-30400-7, lire en ligne), « Hencke, Karl Ludwig », 481
  • (en) The Solar System: Descriptive Treatise Upon the Sun, Moon, and Planets, Including an Account of All the Recent Discoveries, New York, G. P. Putnam, , 120-121 p. (lire en ligne), « Astræa »
  • (en) Joseph R. Masiero et al., « Main Belt Asteroids with WISE/NEOWISE. I. Preliminary Albedos and Diameters », The Astrophysical Journal, vol. 741, no 2,‎ (DOI 10.1088/0004-637X/741/2/68)
  • (en) Joseph R. Masiero et al., « Preliminary Analysis of WISE/NEOWISE 3-Band Cryogenic and Post-cryogenic Observations of Main Belt Asteroids », The Astrophysical Journal Letters, vol. 759, no 1,‎ , p. L8 (DOI 10.1088/2041-8205/759/1/L8)
  • (en) Karl Ludwig Hencke, « Announcement of his discovery of Astræa », Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol. 7, no 3,‎ , p. 27-35 (lire en ligne, consulté le )
  • (en) « The new planet Astræa », The American Journal of Science and Arts, vol. 51, no 3,‎ , p. 443-445 (lire en ligne, consulté le )
  • (en) J. Hanuš, F. Marchis et J. Ďurech, « Sizes of main-belt asteroids by combining shape models and Keck adaptive optics observations », Icarus, vol. 226, no 1,‎ , p. 1045-1057 (DOI 10.1016/j.icarus.2013.07.023, lire en ligne, consulté le )
  • (en) A. Milani, A. Cellino, Z. Knežević, B. Novaković, F. Spoto et P. Paolicchi, « Asteroid families classification: exploiting very large data sets », Icarus, vol. 239,‎ , p. 46-73 (DOI 10.1016/j.icarus.2014.05.039, lire en ligne, consulté le )
  • (en) Tedesco, E. F., « The Supplemental IRAS Minor Planet Survey », The Astronomical Journal, vol. 123, no 2,‎ , p. 1056‑1085 (DOI 10.1086/338320, lire en ligne, consulté le )

Compléments

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Articles connexes

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