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Guide à l'usage de l'observateur
d'occultations stellaires par les astéroïdes

Eric Frappa (mise à jour : 2004 novembre 30)

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Principe

L'observation d'une occultation stellaire par un astéroïde consiste basiquement à chronométrer le temps de passage d'un astéroïde devant une étoile. Considérons, dans un premier temps, l'étoile comme ponctuelle. L'astéroïde possédant un certain diamètre apparent, l'étoile va disparaître brutalement pendant quelques secondes à quelques dizaines de secondes... puis réapparaître.


Comme pour une éclipse totale de Soleil, le phénomène ne sera observable qu'à l'intérieur d'une bande d'occultation, représentant la trajectoire de l'ombre de l'astéroïde à la surface de la Terre. De part et d'autre de cette bande, l'astéroïde n'occultera pas l'étoile.

Connaissant la vitesse apparente de l'astéroïde, la durée de disparition de l'étoile (en secondes) sera directement convertible en une dimension sur l'astéroïde (en kilomètres). Les temps précis de disparition et de réapparition seront nécessaires pour positionner cette mesure dans l'espace et assembler ainsi les observations en provenance de différents observateurs.

A quoi ça sert ?

Comme on vient de le voir, l'observation d'une occultation stellaire permet de réaliser une mesure de la dimension d'un astéroïde.

Cette mesure a deux grandes qualités :

- elle est directe : c'est-à-dire qu'on ne fait pas d'hypothèse sur les propriétés du corps mesuré comme c'est le cas avec d'autres méthodes (radiométrie infrarouge, photométrie, observations radar...).
- elle est très précise : la vitesse angulaire apparente d'un astéroïde de la ceinture principale est de l'ordre de 30"/h (seconde d'arc par heure). Si la précision du chronométrage de l'occultation est de 0.1s, la précision angulaire correspondante est alors meilleure que 1mas (milliseconde d'arc).
A titre de comparaison, la résolution spatiale que peuvent atteindre, en imagerie directe, un 2.40m spatial ou un 8m terrestre avec optique adaptative est de 40 à 50mas.


Imaginons un astéroïde de 200 km de diamètre qu'on place à 300 millions de km de la Terre. Le voici :
(a) observé par le VLT (8m) + optique adaptative. Résolution obtenue: environ 60km,
(b) observé par occultation stellaire (25 observateurs). Résolution obtenue: environ 1km,
(c) observé in situ par une sonde spatiale. Résolution obtenue: environ 15m
.
(image spatiale: sonde Cassini-Huygens - Phoebe - crédit: NASA-JPL)

La mesure obtenue par un seul observateur est appelée une corde. Elle représente en effet un seul segment, mesuré d'un bord à l'autre du contour de l'astéroïde.
Si plusieurs observateurs observent depuis différents endroits dans la largeur de la bande d'occultation, on obtient plusieurs cordes, de différentes longueurs, correspondant à différents segments parallèles traversant le contour de l'astéroïde.
Si les observateurs sont très nombreux, on va obtenir le profil complet de l'astéroïde, véritable "photographie" de son contour au moment de l'occultation, avec ses creux et ses bosses.

Laetitia - 1998/03/21 Daphne - 1999/07/02 Tercidina - 2002/09/17 Bertholda - 2003/08/26

Connaissant, par photométrie, la magnitude absolue de l'astéroïde à l'instant de l'occultation, on en déduit alors l'albédo du corps, ce qui va contraindre sa composition et donc sa masse. Plusieurs profils obtenus lors de différentes occultations par le même objet permettront enfin de construire un modèle 3D de celui-ci.

L'observation d'une occultation stellaire par un astéroïde permet également :

- d'améliorer la connaissance de l'orbite de l'astéroïde. Si la position de l'étoile est connue avec précision, on va pouvoir assimiler cette position à celle du centre de l'astéroïde au moment de l'événement, et obtenir un point astrométrique extrêmement précis (meilleur que 10mas).
- de détecter des astéroïdes binaires. L'observation d'une étoile alors qu'un astéroïde croise à proximité de la ligne de visée est un moyen de scanner l'espace autour de l'astéroïde. Une disparition secondaire peut alors être détectée, révélant la présence d'un satellite de l'astéroïde.
- de mesurer le diamètre de l'étoile cible. La résolution habituelle étant de l'ordre de 1mas, si l'étoile sous-tend un diamètre supérieur on assiste à une disparition et à une réapparition progressives. La durée de cette progression (fonction également de l'orientation du limbe de l'astéroïde par rapport à son mouvement) permet de donner un diamètre minimum à l'étoile cible.
- de découvrir des étoiles binaires serrées, indétectables par d'autres méthodes. Dans ce cas, on observe une disparition en deux paliers, trahissant la présence d'un compagnon à l'étoile cible.

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