Pluie de météores
des Aurigides

       Les pluies de météores permettent d'étudier les poussières venant de l'activité des comètes et des chocs entre astéroïdes. Les météores visibles correspondent à des grains de matière de quelques dixièmes de millimètres à quelques mètres, leur étude permet d'avoir un panorama complet de la poussière inter-planétaire depuis les astéroïdes et les comètes jusqu'aux grains très fins de la lumière zodiacale. Malheureusement ces pluies sont rares et les prédictions étaient difficiles à réaliser jusqu'à ces dernières années.
          Nous avons développé à l'IMCCE un modèle(1) tenant compte de l'ensemble des perturbations non gravitationnelles exercées sur ces poussières, il nécessite l'emploi de super calculateurs comme celui du CINES. Nos prédictions se sont révélées les plus précises de tous les modèles existant tant pour l'heure des pluies que pour leur intensité.  Voir l'ensemble ici l’ensemble des pluies prévues pour les années à venir.
        Nous sommes  capables de calculer des pluies provenant de la matière éjectée d'une comète il y a  plusieurs milliers d'années. C'est le cas des Aurigides dont le corps parent la comète Kiess (C/1911 N1)  a une période d'environ 2000 ans, elle a été découverte à l'observatoire de Lick en 1911, son précédent périhélie a eu lieu en l'an -83 ! Les étoiles filantes du 1er septembre 2007 proviennent de cet avant dernier passage(3).  On remarque (Fig 1) que les plus grosses poussières sont centrées sur l'orbite de la Terre, notre modèle prédisait donc des météores brillants.

Figure 1 : A droite la comète Kiess observée en 1911 observée par William Hoegner and Nikolaus B. Richter, à gauche nos prédictions pour les pluies de 1935,  1986, 1994 et 2007, la ligne continue représente l'orbite de la Terre, les points sont les poussières éjectées en l'an -83, les petits points correspondent à des tailles de poussières de 0.1 à 0.2cm, les autres de 0.2 à 2 cm. ces dernières  provoquent des météores de magnitude -3 à +3.

        L'observation de cette pluie est  importante, comme la période de la comète Kiess est grande, on peut supposer qu'elle est relativement "peu usée" et donc être encore composée de matière primordiale peu transformée. Cette hypothèse est confortée par le rapport d'observateurs de  pluies précédentes décrivant des teintes vertes inhabituelles. Comme la pluie de 2007 n'aura pas d'équivalent avant 2040, Peter Jenniskens (SETI intitute) a décidé d'organiser une campagne d'observations MAC. Le radian des Aurigides étant bas et la lune présente, il a été décidé d'observer depuis un avion car le maximum de météores se produit bas sur l'horizon, il est donc difficile à observer du sol (Fig 2 et 3).      
Figure 2 : à gauche, parcours suivi par les deux avions, à droite image des étoiles filantes au dessus l'horizon (Jérémie Vaubaillon)

        Les premiers résultats sont encourageants, la pluie a eu lieu environ 20 minutes avant l'heure prévue ce qui correct car l'orbite de la comète est mal connue comme nous n'avons pas d'observations depuis 1911. Il y avait une vingtaine d'observateurs dans les deux avions Gulfstream GV qui volaient à 300km l'un de l'autre pour réaliser des observations simultanées (fig2). L'essentiel des observations s'est fait avec des cameras vidéo comme pour les occultations stellaires par des objets du système solaire.  Un des problèmes pour la détermination des courants de météoroïdes est la qualité des orbites,  les deux avions idéalement placés vont permettre de calculer les orbites de toutes les poussières tombées entre les 2 avions. On pourra ainsi ajuster l'orbite de la comète Kiess. Pour la première fois la qualité de notre modèle va permettre de revenir aux paramètres orbitaux d'une comète, de remonter plus loin dans le temps et de préciser son histoire dynamique : capture, résonances.

Figure 3 : à gauche, Aurigides vues depuis 15.6km (Photo : Jason Hatton, ESA/ESTEC),
à droite météores observé depuis l'observatoire de Lick (Photo : Franck Marchis, SETI/UC Berkeley/IMCCE).

    Le comptage des météores a été effectué visuellement depuis les avions et le sol, les résultats bruts montrent l’intérêt d’observer en altitude, on a plus de quatre fois plus de détections. (fig 4) Nous avons pu croiser nos observations avec celles menées du sol en Californie et à Hawaii ainsi qu’avec des observations de radio météores (fig 4)

Figure 4 : à gauche, comptage des météores depuis le sol et en altitude ( source IMO),
à droite observation des radios météores par I. Yrjola en Finlande.

    En plus des orbites et du comptage de météores nous avons obtenu une vingtaine de spectres des météores. Ces observations rares sont d’autant plus intéressantes qu’une première réduction a montré la faiblesse de la raie habituelle du sodium couramment observée pour d'autres pluies. Cela se voit aussi facilement avec la teinte verte vue sur les images obtenues avec des appareils photos numériques (Fig 2 et 3).
Figure 5 : à droite spectre à haute résolution obtenu par Ron Dantowitz,
à gauche l'équipe et les avions sur la base de NASA Ames.

    En conclusion, cette expérience a validé définitivement notre modèle de calcul de courants de météoroïdes indispensable à la prédictions de pluies de météores dans l'atmosphère terrestre. Ces courant parcourent le systeme solaire, on va ainsi pouvoir faire une cartographie de la poussière inter planétaire. Nous allons étendre notre modèle aux autres planètes du système solaire et aider à la navigation des sondes spatiales(2). 

Références:
(1) A new method to predict meteor showers. I. Description of the model
Vaubaillon, J., Colas, F., Jorda, L. (A&A, 2005)
(2) The meteoroid environment of comet 9P/Tempel 1 and the Deep Impact spacecraft
Vaubaillon, J.; Colas, F.; Jorda, L (A&A, 2006)
(3) Aurigid predictions for 2007 September 1
Jenniskens, P; Vaubaillon, J. (WGN, 2007)

Liens:
Site de l'IMCCE sur les Aurigides
Site du SETI sur les Aurigides
Site de l'observatoire d'Armagh sur les Aurigides
Site l'International Meteor Organisation sur les Aurigides
 ESA/RSSD/MRG Aurigid observing campaign à Hawaii.
Astronomy Picture Of the Day

Contacts:
François Colas (IMCCE - Observatoire de Paris, et CNRS) 
Jérémie Vaubaillon(IMCCE - Observatoire de Paris, et Cal Tech)