Les astéroïdes, responsables d’événements d’extinction il y a des centaines de millions d’années sur Terre, ont donné lieu à moult scénarios de films catastrophes pour l’industrie du cinéma à Hollywood.
D’un point de vue plus concret, les chercheurs spécialisés dans le suivi des astéroïdes se concentrent sur l’étude de nouvelles solutions de défense planétaire pour répondre à des préoccupations actuelles.
Un nouvel outil de découverte d’objets spatiaux utilisé dans le cadre de ces projets de recherche est le télescope spatial James Webb (JWST) de la NASA, qui est exploité pour identifier et suivre l’avancée des astéroïdes grâce à des données de recherches antérieures. Ce télescope de haute technologie met à profit les technologies de calcul accéléré de NVIDIA.
Une équipe internationale de chercheurs, dirigée par des physiciens du MIT, a fait la couverture de la nouvelle édition hebdomadaire de la revue Nature suite à la mise en œuvre de cette nouvelle méthode, qui a permis de repérer des astéroïdes d’une dizaine de mètres de diamètre au sein de la ceinture principale d’astéroïdes située entre Jupiter et Mars.
Ces roches spatiales, qui peuvent faire la taille d’un bus ou de plusieurs hypermarchés, peuvent potentiellement détruire des villes entières sur Terre.
La détection de plus d’une centaine de roches spatiales de cette taille est un événement historique qui marque la découverte des plus petits astéroïdes jamais détectés dans la ceinture d’astéroïdes de notre système solaire. Les plus petits astéroïdes précédemment détectés mesuraient plus d’un kilomètre de diamètre.
Les chercheurs estiment que cette méthode novatrice, exploitant des études antérieures, mais aussi le suivi synthétique des mouvements des astéroïdes et une série d’observations spatiales dans l’infrarouge, devrait contribuer à identifier et à suivre plus efficacement les mouvements orbitaux des astéroïdes susceptibles de s’approcher de la Terre, soutenant ainsi nos efforts en matière de défense planétaire.
« Nous avons pu détecter des objets circumterrestres ne mesurant pas plus de 10 mètres alors qu’ils s’approchaient de la Terre, » a déclaré à MIT News Artem Burdanov, co-auteur de l’étude et chercheur au département des sciences de la Terre, de l’atmosphère et des planètes du MIT. « Nous avons maintenant un moyen de repérer ces petits astéroïdes lorsqu’ils sont beaucoup plus éloignés, ce qui nous permet de calculer leurs orbites de manière plus précise, un point essentiel dans le domaine de la défense planétaire. »
De nouvelles recherches ont également permis de réaliser des observations de suivi relatives à l’astéroïde 2024YR4, qui pourrait entrer en collision avec la Terre d’ici 2032.
Le télescope spatial infrarouge JWST, alimenté par des GPU de NVIDIA, facilite la capture des images d’astéroïdes
Les observatoires examinent généralement la lumière réfléchie par les astéroïdes pour déterminer leur taille, un processus pouvant s’avérer imprécis. L’utilisation d’un télescope infrarouge tel que le JWST peut contribuer à détecter les signaux thermiques des astéroïdes pour une mesure plus précise de leur taille.
Les chasseurs d’astéroïdes spécialisés dans la défense planétaire œuvrent à surveiller les astéroïdes proches de la Terre. Ces roches évoluent autour du Soleil sur des orbites situées à moins de 45 millions de kilomètres de celle de la Terre, en sachant que tout astéroïde d’environ 140 mètres de long est capable de détruire une zone égale à celle d’une grande ville.
Les co-auteurs de cette étude sur les astéroïdes incluent Julien de Wit et Richard Binzel, professeurs en sciences planétaires du MIT. Les contributions d’institutions internationales comprennent en outre l’Université de Liège en Belgique, l’Université Charles en République tchèque, l’Agence spatiale européenne et des établissements de recherche allemands, parmi lesquels l’Institut Max-Planck de physique extraterrestre et l’Université d’Oldenburg.
Ces travaux ont été en partie soutenus par le programme de bourses académiques de NVIDIA.
Exploitation des GPU pour sauver notre planète face à la menace des astéroïdes
L’astéroïde géocroiseur 2024YR4, dont le diamètre est estimé à environ 90 mètres de large, serait capable de détruire une ville de la taille de New York. Ses risques d’impact avec la Terre s’élèvent à 2,3 %.
Des films comme Armageddon proposent des solutions fictives, telles que l’implantation sur un astéroïde d’une bombe nucléaire, mais il est impossible de savoir comment cela se déroulerait réellement en dehors de l’écran.
Le JWST de haute technologie sera prochainement le seul télescope capable de suivre cet astéroïde alors qu’il s’éloigne de la Terre avant de revenir dans sa direction.
Un nouveau projet a mis à profit le JWST, le meilleur télescope infrarouge au monde, pour analyser des images de TRAPPIST-1, une étoile étudiée pour rechercher des signes d’atmosphère autour de ses sept planètes telluriques, qui est située à environ 40 années-lumière de la Terre. Les données du projet comprennent plus de 10 000 images de l’étoile.
Après avoir traité les images du JWST pour étudier les planètes proches de TRAPPIST-1, les chercheurs ont cherché à aller plus loin avec les jeux de données associés. Ils ont alors fait en sorte de savoir s’il était possible d’identifier des astéroïdes autrement indétectables en utilisant les capacités infrarouges du JWST et le suivi synthétique (une nouvelle technique de détection qu’ils ont appliquée à d’autres jeux de données).
Dans ce contexte, les chercheurs ont recouru à des méthodes de suivi synthétique, qui ne nécessitent pas d’informations préalables sur le mouvement des astéroïdes mais qui réalisent une recherche « à l’aveugle » en testant des décalages possibles avec des paramètres incluant les vecteurs de vitesse.
Ces techniques, extrêmement gourmandes en ressources de calcul, sont susceptibles de créer des goulots d’étranglement. Selon l’étude, l’exploitation récente des GPU de NVIDIA dans le cadre de ces recherches a permis de contourner ce problème. L’utilisation du suivi synthétique, basé sur le calcul sur GPU, augmente le rendement scientifique des ressources lors de la réalisation des relevés de transit d’exoplanètes en mettant à profit les détections fortuites de nouveaux astéroïdes.
Après avoir appliqué leur framework basé sur les GPU pour détecter des astéroïdes dans des relevés ciblés de transit d’exoplanètes, les chercheurs ont pu détecter pas moins de huit astéroïdes connus et de 139 astéroïdes inconnus, dévoilent les auteurs de l’étude.
“Les technologies GPU modernes ont été essentielles pour réaliser la percée scientifique majeure consistant à détecter avec davantage de précision la population des petits astéroïdes de la ceinture principale entre Mars et Jupiter, mais il y a encore beaucoup à faire en matière d’efforts de défense planétaire, » a déclaré de Wit. « Depuis la publication de notre étude, l’astéroïde 2024YR4 au fort potentiel d’impact a été détecté, et nous savons maintenant que le JWST dispose de la capacité d’observer un tel objet spatial dans la ceinture principale d’astéroïdes alors qu’il s’éloigne de la Terre avant de revenir dans sa direction. Le JWST devrait même prochainement y parvenir, réalisant ainsi une avancée scientifique majeure.”
Attribution d’image : https://en.wikipedia.org/wiki/2024_YR4#/media/File:2024_YR4_ESO-VLT.gif