Nous savons depuis un certain temps que l’astéroïde 3200 Phaethon agit comme une comète. Il s’illumine et forme une queue lorsqu’il est près du Soleil, et c’est la source de la pluie de météores annuelle des Géminides, même si les comètes sont responsables de la plupart des pluies de météores. Les scientifiques avaient attribué le comportement semblable à une comète de Phaethon à la poussière s’échappant de l’astéroïde alors qu’il était brûlé par le Soleil. Cependant, une nouvelle étude utilisant deux observatoires solaires de la NASA révèle que la queue de Phaethon n’est pas du tout poussiéreuse mais qu’elle est en fait constituée de gaz de sodium.

« Notre analyse montre que l’activité de type comète de Phaethon ne peut être expliquée par aucun type de poussière », a déclaré Qicheng Zhang, doctorant au California Institute of Technology, qui est l’auteur principal d’un article publié dans le Revue des sciences planétaires rendre compte des résultats.

Les astéroïdes, qui sont pour la plupart rocheux, ne forment généralement pas de queue lorsqu’ils s’approchent du Soleil. Les comètes, cependant, sont un mélange de glace et de roche, et forment généralement des queues lorsque le Soleil vaporise leur glace, projetant des matériaux sur leurs surfaces et laissant une traînée le long de leurs orbites. Lorsque la Terre traverse une traînée de débris, ces fragments cométaires brûlent dans notre atmosphère et produisent un essaim d’étoiles filantes – une pluie de météorites.

Après que les astronomes aient découvert Phaethon en 1983, ils ont réalisé que l’orbite de l’astéroïde correspondait à celle des météores Géminides. Cela indiquait que Phaethon était la source de la pluie annuelle de météores, même si Phaethon était un astéroïde et non une comète.

En 2009, l’Observatoire des relations solaires terrestres (STEREO) de la NASA a repéré une courte queue s’étendant de Phaethon alors que l’astéroïde atteignait son point le plus proche du Soleil (ou « périhélie ») le long de son orbite de 524 jours. Les télescopes ordinaires n’avaient jamais vu la queue auparavant car elle ne se forme que lorsque Phaéton est trop proche du Soleil pour l’observer, sauf avec les observatoires solaires. STEREO a également vu la queue de Phaethon se développer lors d’approches solaires ultérieures en 2012 et 2016. L’apparence de la queue soutenait l’idée que la poussière s’échappait de la surface de l’astéroïde lorsqu’elle était chauffée par le Soleil.

Cependant, en 2018, une autre mission solaire a imagé une partie de la traînée de débris Geminid et a trouvé une surprise. Les observations de la sonde solaire Parker de la NASA ont montré que la traînée contenait beaucoup plus de matière que Phaethon ne pourrait éventuellement en perdre lors de ses approches rapprochées du Soleil.

L’équipe de Zhang s’est demandé si quelque chose d’autre, autre que la poussière, était derrière le comportement semblable à celui d’une comète de Phaethon. « Les comètes brillent souvent brillamment par l’émission de sodium lorsqu’elles sont très proches du Soleil, nous avons donc soupçonné que le sodium pourrait également jouer un rôle clé dans l’éclaircissement de Phaethon », a déclaré Zhang.

Une étude antérieure, basée sur des modèles et des tests en laboratoire, a suggéré que la chaleur intense du Soleil lors des approches solaires proches de Phaethon pourrait en effet vaporiser du sodium dans l’astéroïde et entraîner une activité semblable à celle d’une comète.

Espérant découvrir de quoi est réellement faite la queue, Zhang l’a cherchée à nouveau lors du dernier périhélie de Phaethon en 2022. Il a utilisé le vaisseau spatial SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) – une mission conjointe entre la NASA et l’Agence spatiale européenne (ESA) — qui a des filtres de couleur qui peuvent détecter le sodium et la poussière. L’équipe de Zhang a également recherché des images d’archives de STEREO et SOHO, trouvant la queue lors de 18 des approches solaires proches de Phaethon entre 1997 et 2022.

Dans les observations de SOHO, la queue de l’astéroïde est apparue brillante dans le filtre qui détecte le sodium, mais elle n’est pas apparue dans le filtre qui détecte la poussière. De plus, la forme de la queue et la façon dont elle s’éclairait lorsque Phaethon passait devant le Soleil correspondaient exactement à ce à quoi les scientifiques s’attendraient si elle était faite de sodium, mais pas si elle était faite de poussière.

Cette preuve indique que la queue de Phaethon est faite de sodium et non de poussière.

« Non seulement nous avons un résultat vraiment cool qui bouleverse 14 ans de réflexion sur un objet bien examiné », a déclaré Karl Battams, membre de l’équipe du Naval Research Laboratory, « mais nous l’avons également fait en utilisant les données de deux engins spatiaux héliophysiques – – SOHO et STEREO – qui n’étaient pas du tout destinés à étudier des phénomènes comme celui-ci. »

Zhang et ses collègues se demandent maintenant si certaines comètes découvertes par SOHO – et par des scientifiques citoyens étudiant les images SOHO dans le cadre du projet Sungrazer – ne sont pas du tout des comètes.

« Beaucoup de ces autres ‘comètes’ solaires peuvent également ne pas être des ‘comètes’ au sens habituel du corps glacé, mais peuvent plutôt être des astéroïdes rocheux comme Phaethon chauffés par le Soleil », a expliqué Zhang.

Pourtant, une question importante demeure : si Phaethon ne rejette pas beaucoup de poussière, comment l’astéroïde fournit-il le matériau pour la pluie de météores Géminides que nous voyons chaque décembre ?

L’équipe de Zhang soupçonne qu’une sorte d’événement perturbateur il y a quelques milliers d’années – peut-être un morceau de l’astéroïde se brisant sous les contraintes de la rotation de Phaethon – a poussé Phaethon à éjecter le milliard de tonnes de matériaux estimés pour constituer le flux de débris Geminid. Mais ce qu’était cet événement reste un mystère.

D’autres réponses pourraient provenir d’une prochaine mission de l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale (JAXA) appelée DESTINY+ (abréviation de Demonstration and Experiment of Space Technology for Interplanetary voyage Phaethon fLyby and dUst Science). Plus tard cette décennie, le vaisseau spatial DESTINY + devrait survoler Phaethon, imageant sa surface rocheuse et étudiant toute poussière qui pourrait exister autour de cet astéroïde énigmatique.