Les étoiles filantes

Tout au long de l'année, de temps à autre, au cours d'une séance d'observation, les astronomes amateurs peuvent voir un trait de lumière surgir et s'évanouir dans le ciel. C'est une "étoile filante". La plupart des étoiles filantes sont isolées: il en survient à peu près 6 par heure chaque nuit. Les étoiles filantes sont des morceaux de matériau, dont la taille est en moyenne comprise entre celle d'un grain de sable et celle d'un galet. Elles entrent dans la haute atmosphère et y brûlent, du fait de la friction, à une altitude d'entre 130 et 160 km (80-100 miles) voire 90 km (56 miles). Les Orionides, par exemple s'illuminent à une altitude de 109 km (68 miles) et ont brûlé complètement lorsqu'elles atteignent 97 km (60 miles). Quelques 10 à 40 tonnes de poussière météoritique entrent dans l'atmosphère terrestre chaque jour. Les météorites sont donc de la poussière interplanétaire: soit des restes de la formation du système solaire, soit le résultat d'anciennes collisions entre des astéroïdes ou des comètes. Les météorites apportent des particules de minéraux ou de métaux dans l'atmosphère. Les étoiles filantes sont plus nombreuses, cependant, à certaines périodes de l'année; on peut alors en voir jusqu'à 60 par heure. C'est ce qu'on appelle des "essaims d'étoiles filantes"; ils sont dûs au fait que des "courants" de météorites orbitent dans le système solaire. Ce sont des restes de comètes et, quelquefois, d'astéroïdes: lorsqu'en effet une comète s'approche du Soleil, la chaleur, dans le processus qui fait apparaître la queue de la comète, emporte du matériau et du gaz et les morceaux les plus gros de la poussière, des cailloux et de glace sont déposés au long de l'orbite, donnant peu à peu naissance à un essaim d'étoiles filantes. La poussière ainsi arrachée à la comète continue d'orbiter autour du Soleil (sur une orbite qui peut être l'orbite de la comète, ou sur une orbite légèrement décalée par la gravitation ou par le vent solaire: une interaction subtile entre les grains de poussière et la lumière solaire -la "traînée Poynting-Robertson"- crée une force minuscule supplémentaire sur la poussière qui, sur un temps long, peut représenter un changement significatif de son orbite). Ces orbites régulières peuvent ou pas croiser l'orbite de la Terre. Lorsqu'elles le font, le fait que la Terre rencontre l'essaim de météorites entraîne une de ces "pluies d'étoiles filantes": la poussière, les matériaux de l'essaim brûlent dans l'atmosphère et, en perspective, les étoiles filantes semblent émaner d'un même point du ciel. Plutôt que la friction des météorites avec l'atmosphère, c'est un phénomène appelé "pression atmosphérique-bélier", qui, précisément, cause les étoiles filantes: le processus porte la météorite à très haute température et, comme elle traverse l'atmosphère, elle laisse derrière elle une traînée lumineuse de gaz super-chauds et de matériau météoritique vaporisé, lequel se refroidit rapidement en quelques secondes, mettant fin à la traînée. Chaque jour, d'une façon générale, 40 tonnes de matériaux d'origine météoritique tombent sur la Terre. La densité de la poussière cosmique, généralement, est moindre dans l'espace interplanétaire qu'aux abords de la Terre. De simplement récupérer de l'eau de pluie qui a ruisselé sur votre toit, laisser sécher dans le récipient et d'y utiliser un aimant permet de récupérer de minuscules fragments ferreux de météorites. Les essaims d'étoiles filantes réapparaissent chaque année à la même période. On a pu ainsi en établir une liste classique, que vous pourrez trouver par le lien qui suit. La plupart des météorites, d'une façon générale, ont pour origine des collisions entre astéroïdes; d'autres proviennent des poussières libérées par les comètes. Plus rares sont celles qui, par impact, viennent de la surface de la Lune ou de Mars. La plupart des météorites sont du type chondrites, soit des restes des planétésimaux des origines du système solaire qui ont fini par former les planètes (certaines météorites ferrugineuses trouvent leur origine dans des planétésimaux lesquels ont fini par former des planètes à l'époque où le système solaire était dans sa jeunesse, il y a 4,5 milliards d'années; ces météorites ne représentent que 5% des météorites qui atteignent la surface de la Terre chaque année). En tant que telles, elles donnent des vues inestimables sur les matériaux de ces époques primitives, qui ont pu résister aux températures et aux conditions extrêmes de la formation du système solaire. Elles portent même des matériaux que l'on ne connaît pas sur Terre ainsi, par exemple, la panguite, un matériau réfractaire récemment découvert. Le système solaire est en fait rempli de petits objets animés d'une grande vitesse lesquels viennent fréquemment heurter les planètes. La Terre, la Lune, Jupiter et les anneaux de Saturne sont les seuls endroits où les astronomes professionnels et amateurs ont pu observer des impacts au moment oà ils se produisent. Le taux d'impact journalier des petites particules sur Saturne, par exemple, est à peu près le même que pour la Terre, ce qui montre que la population météoritique est constante dans tout le système solaire

. vers un tableau des essaims d'étoiles filantes les plus habituels

La terminologie, en matière d'étoiles filantes, est la suivante: une "météorite" est un des morceaux de matériau, isolé ou partie d'un essaim, qui produit une étoile filante; le terme désigne aussi les morceaux de météorites qui parviennent à atteindre la surface de la Terre et que l'on peut y retrouver; un "météore" désigne une étoile filante qui a une luminosité importante; un météore peut également se produire lors d'un essaim; les météores spectaculaires sont produits par des météorites de 25 cm (10 pouces) qui commencent de brûler à une altitude de 72 km; des météores plus brillants que Vénus se voient à peu près chaque nuit; un météore qui dégage une lumière bleu ou verte est un météore qui contient du nickel ou du magnésium; une lumière orange signifie que le météore se déplace relativement lentement. Les "bolides" sont des météorites qui parviennent à atteindre les couches basses de l'atmosphère de la Terre et qui y explosent; d'un diamètre de vers 1 m (vers 3 ft) et d'une grande densité, il s'en produit 8 à 10 chaque année; ces entrées dans l'atmosphère terrestre laissent souvent des météorites atteindre le sol

->De l'influence du vocabulaire anglo-saxon
Une tendance récente quant à la terminologie concernant les météorites est à la transposition des termes anglo-saxons en langue française et une nouvelle sémantique: "météoroïde" désigne les éléments d'un reste de comète; l'"étoile filante" est le météoroïde qui entre dans l'atmosphère terrestre. "Bolide" désigne une étoile filante d'une masse supérieure à 1 tonne. "Météorite" ne désigne plus que l'objet céleste atteignant le sol et, enfin, un "météore" ne concerne plus que le phénomène lumineux observé"

On a compté 556 météores sur une période de 20 ans (1994-2013) alors que le bolide de Tcheliabinsk fut le plus grand corps à atteindre la Terre. Les explosions des bolides dans l'atmosphère n'ont pas lieu au hasard: lorsque l'une d'elle a lieu, une autre suit le jour suivant voire 3 jours ou moins après (ce qui pourrait laisser penser que les bolides pourraient provenir de "courants" de débris liés à de petits astéroïdes ou comètes. Les bolides brûlent habituellement avec une lumière verte. Les plus gros peuvent chuter jusqu'à une altitude de 50 km; les bolides sont en général visibles jusqu'à 800 km (les conditions climatiques des régions tempérées peuvent réduire cette distance jusqu'à 300); quand le bolides entre dans l'atmosphère il produit une intense lumière blanche puis, quand il atteint les couches les plus denses, il chauffe et devient rouge. Enfin, à force de vibrations, il finit par exploser, provoquant des ondes semblables à celles d'un avion supersonique. Les météores et les bolides peuvent laisser derrière eux des "trains" lumineux qui durent de quelques secondes à quelques minutes. Les bolides de couleur verte sont des bolides dont l'onde de choc charge électriquement l'oxygène, de façon semblable à ce qui se passe dans une aurore boréale (on ne doit pas les confondre avec les "éclairs en boule", boules de feux que l'on peut voir au cours des orages et qui connectent le sol à l'ionosphère -même si des bolides peuvent également créer de tels liens). Une idée de la fréquence avec laquelle des météorites atteignent la surface est donnée par les statistiques concernant l'état de Virginie, aux Etats-Unis: des météorites y ont percuté la surface en 1878, 1924 et 2010. Ces fragments arrivent à une vitesse de 320 km/h (200 miles/h) et percutent avec le bruit que ferait la chute d'une étagère de bibliothèque. Le nombre des météores, pour des raisons qu'on ne comprend pas encore, arrive à son maximum dans les semaines qui entourent l'équinoxe vernal. Idem pour les météorites qui réussissent à tomber jusqu'au sol. On peut, ainsi, voir une dizaine de météores, en moyenne, au cours d'une nuit mais 10 à 20% de plus au printemps. Les étoiles filantes, elles, au contraire, ont leur pic (dans l'hémisphère nord) en automne. La plupart -sinon tous- des essaims de météorites ont pour corps-parent une comète qui, à intervalles réguliers, viennent croiser près du Soleil puis retournent vers les confins du système solaire. Ces corps-parents, alors, laissent derrière eux des "nuages" de débris. Ce sont des groupes de débris qui, lorsqu'ils croisent l'orbite de la Terre, produisent les étoiles filantes. Avec le temps, les plus petits éléments des nuages de débris sont poussés hors du nuage par la pression du vent solaire et ne restent alors que les éléments les plus lourds, d'une taille variant de celle d'une bille à celle d'un galet. Ces nuages les plus anciens donnent, en général, moins d'étoiles filantes mais celles-ci peuvent être plus brillantes voire être des météores ou des bolides. Certaines étoiles filantes à grande vitesse telles les Orionides en octobre, ou les Léonides en novembre peut laisser derrière elles des morceaux de débris incandescents, qui brillent car elles explosent. On appelle ces traînées des "trains". Les trains de météorites peuvent persister entre quelques secondes et plusieurs minutes et les vents de la haute atmosphère peuvent les tordre et les modifier. D'autres météorites, par ailleurs, sont appelées des "météorites rasantes" ("Earthgrazers" en anglais); ce sont des étoiles filantes qui viennent juste de l'horizon, rasant l'atmosphère de la Terre presqu'à l'horizontale. Ce phénomène se voit quand le "radiant" des étoiles filantes -le point du ciel d'où semblent venir toutes les étoiles filantes de l'essaim- se trouve juste en-dessous de l'horizon ou près de celui-ci. Les Earthgrazers sont brillantes, elles durent longtemps et elles sont colorées, donnant de beaux spectacles. Certains essaims d'étoiles filantes sont connus pour produire des météores, qui sont aussi brillants que Vénus. Le plus la particule est large, qui heurte la Terre, la plus la trace laissée sera lumineuse. Cette trace est une queue de ionisation: la particule météoritique fait que les électrons des atomes de l'atmosphère sont ionisés. La traînée d'une Perséide, par exemple, peut atteindre des kilomètres de long et rester visible pendant plusieurs secondes

cliquez vers une vue de la fréquence des météores ("bolides", en anglais) entre 1994 et 2013 (day: jour; night: nuit)

L'observation des étoiles filantes est une activité agréable, et facile. Il suffit d'une chaise-longue, d'un ciel raisonnablement sombre et... de vos seuls yeux. On n'a pas besoin, en effet, d'instruments quelconques pour observer les étoiles filantes. On veillera aussi à prendre un moyen de prendre en note ce que l'on observe. Augmentez l'efficacité de votre session d'observation: trouvez un lieu d'observation aussi éloigné que possible de la pollution lumineuse des villes (pensez aussi à la sécurité: les endroits obscurs ne sont pas forcément les plus sûrs!) Une Lune brillante peut être aussi néfaste à une bonne observation qu'observer depuis un centre-ville. Habillez-vous en fonction du temps et de la température (ce qui peut comprendre des gants ou des couvertures, par exemple). Un point de vue est de considérer le point le plus sombre du ciel qui puisse être disponible (car les étoiles filantes peuvent apparaître n'importe où à la verticale) et en relation avec le radiant, le point d'origine apparent de l'essaim. Ne fixez pas un point précis du ciel mais décontractez votre vue; des yeux détendus vont rapidement repérer tout mouvement; soyez patient et observez pendant au moins une demi-heure. Si vous devez consulter de la documentation, n'oubliez pas d'utiliser une lumière rouge car toute lumière détruira l'accoutumance à l'obscurité que vos yeux auront acquise. Certaines lampes de poche possèdent des filtres interchangeables; sinon, on peut toujours bricoler un quelconque filtre rouge. Certaines organisations collectent des données sur les météorites et ils peuvent vous aider à mener vos observations de façon efficace (voir, par exemple (en anglais) sur le site IMO, The International Meteor Organization ou le site de Sky & Telescope. Les observateurs d'étoiles filantes peuvent pratiquer toute l'année et l'observation est agréable même en dehors des essaims. Pour plus de détails et des données à jour (dates, radiants, etc.) sur les essaims d'étoiles filantes, voir aux sites cités précédemment et (aussi en anglais) à ceux-ci: The American Meteor Society; Comets & Meteor Showers. Une tendance récente en matière d'observation -qui semble ne devoir être appliquée qu'aux observateurs avancés- est de considérer que l'on observe mieux dans les heures qui précèdent l'aube, lorsque le terminateur de la Terre (la limite nuit-jour) s'aligne avec le déplacement de la Terre sur l'orbite: l'observateur, alors, entre "avec" la Terre dans l'essaim d'étoiles filantes. Il semble mieux, en tout état de cause, d'observer les étoiles filantes après minuit car l'emplacement de l'observateur commence alors à tourner dans la direction dans laquelle la Terre se déplace sur son orbite et c'est ce côté-là de la Terre qui reçoit plus d'étoiles filantes (les mouvements réciproques -de la Terre et de l'essaim- étant les plus opposés). La branche de la NASA qui a en charge les étoiles filantes est le "Meteoroid Environment Office" ou "MEO". Les météorites qui réussissent à tomber jusqu'à la surface de la Terre font souvent l'objet de recherches par certains amateurs, qui les recueillent à des fins esthétiques ou marchandes; les astronomes aussi sont intéressés, pour des raisons scientifiques: de très rares météorites de types chrondrite carbonacées, par exemple, sont parmi les météorites les plus chimiquement primitives et présentent un intérêt pour ce qui est des origines du système solaire ou des débuts de la vie sur Terre. Les météores et les bolides peuvent être repérés par les capteurs des satellites militaires de l'armée américaine; aussi, le "Air Force Space Command's Air, Space and Cyberspace Operations directorate" a signé, en septembre 2014, avec la NASA, un accord pour fournir des données au site de la NASA Fireball and Bolide Reports NASA

Il est bien, pendant une session d'observation de regarder dans la direction du point qui se trouve à mi-chemin entre le radiant et le zénith. Mais on peut aussi procéder de façon aléatoire. On gagne aussi à faire un comptage pendant quelques nuits avant et quelques nuits après la date prévue du pic de façon à rassembler des données sur le comportement de l'essaim en-dehors du pic. Pour les Perséides, par exemple, un bon nombre d'étoiles filantes sont habituellement vues la nuit qui précède et la nuit qui suit et l'essaim est à un-quart de sa force une ou deux nuits avant et après le pic. Entre les dates extrêmes des Perséides (17/07-24/08) quelques étoiles filantes sont vues. Les astronomes professionnels s'intéressent aussi aux étoiles filantes qui, au cours des essaims, atteignent la Lune. Ainsi, les Géminides, dans le cours de plusieurs heures, peuvent produire 11 flashs d'impact sur la surface lunaire lorsque les météorites frappent à une vitesse de 129000 km/h (le flash lui-même ne dure qu'un dixième de seconde)

Le cas particulier des Léonides illustre bien comment le passage d'une comète-parent ré-alimente un essaim de météorites auquel elle a donné naissance: la comète-parent des Léonides, la comète 55P/Tempel-Tuttle est venue dans le système solaire intérieure pour la dernière fois en 1998. Sur son orbite existait déjà un essaim de météorites principal, reste des précédents passages de la comète (la comète orbite autour du Soleil en 33 ans). Mais la comète, en 1998, a éjecté du matériau nouveau. Ce matériau, en l'espace de quelques siècles, se fondra progressivement dans l'essaim principal mais, d'ici là, ces "nuages" de matériau pourraient produire des taux importants d'étoiles filantes