Étoiles filantes pour en savoir plus - Société Astronomique de Touraine

Dans l’antiquité

Il y a quelques milliers d’années, à l’époque de la Grèce antique, la connaissance du ciel n’avait pas grand-chose en commun avec celle d’aujourd’hui. On plaçait la Terre au centre du monde, et tout tournait autour d’elle. Aristote et Ptolémée imaginaient même que des sortes de sphères se superposaient en couches comme dans un oignon. L’une marquait l’emplacement de la Lune, une autre était celle du Soleil, puis, ensuite, celles des planètes. Ces dernières étaient placées judicieusement en fonction de la rapidité avec laquelle elles se déplaçaient dans le ciel. Enfin, la dernière sphère était la sphère des étoiles fixes, aussi appelée “firmament”. Il faut préciser qu’à cette époque tout ces objets du ciel étaient des astres. La majorité de ces astres étaient donc fixes, autrement dit des étoiles. En revanche, certains astres semblaient se promener dans le ciel, nos ancêtres les appelaient “planètes” ce qui signifie “astres errants”.

Pour nos ancêtres, lorsqu’une étoile mourait, cela se manifestait par une étoile filante. Ainsi, l’étoile s’en allait mourir sous la Terre dans un trait lumineux avant de disparaitre. Ptolémée imagina même qu’il s’agissait “des larmes” des dieux qui regardaient le monde et qui, pris d’empathie, déversaient à certaines périodes de l’année, des pluies d’étoiles filantes. C’était donc dans ces périodes que les hommes et les femmes adressaient leurs vœux aux dieux afin qu’il les exaucent. La coutume a traversé les âges, et persiste de nos jours. Nous sommes aujourd’hui encore nombreux à formuler un vœu lorsque nous voyons une étoile filante.

Système de Ptolémée – Fastfission, Public domain, via Wikimedia Commons

Crédit : ASM/Damien Guillaume – OBSPM méd ia

Alors c’est quoi une étoile filante ?

Si ces belles histoires et contes d’autrefois enchantent nos soirées étoilées, la réalité est bien loin de ce qu’imaginaient les savants grecs, babyloniens, perses ou arabes de l’antiquité. Pour comprendre ce que sont réellement les étoiles filantes, il faut expliquer leur origine.

La formation du système solaire

L’étoile TYC 8998-760-1 accompagnée de deux exoplanètes géantes (VLT – ESO) – Wikipedia
Formation d’un système planétaire autour d’une étoile – vue d’artiste – Science & Avenir

OBSPM média

Pour cela il faut remonter à la genèse du système solaire.

Lorsque le Soleil est apparu, son environnement ne ressemblait absolument pas à ce que nous connaissons aujourd’hui. Pas de planètes, pas de comètes ou d’astéroïdes.

Seul, un nuage constitué de gaz et de poussières enveloppait notre jeune étoile (a).

Puis sous l’influence de phénomènes physiques complexes, ce nuage s’est mis à suivre la rotation du Soleil naissant (effets de marée gravitationnelle) (b) . En parallèle, et suivant des lois précises (forces d’attraction, gravitation), ce nuage s’est “aplati” (c), pour finalement former une sorte de disque constitué d’anneaux, un peu comparables à ceux que nous pouvons observer autour de Saturne, mais dans des proportions naturellement plus imposantes (d).

Petit à petit, ces anneaux vont se différencier sous l’influence du Soleil (rayonnements et vents solaires) : la température des éléments chimiques étant plus forte au voisinage du Soleil, c’est là que se formeront les minéraux réfractaires ¹ qui, en s’agglomérant, donneront naissance aux planètes rocheuses, dites telluriques (ces éléments réfractaires sont stables à haute température comme les briques d’une cheminée) sous la forme de minéraux silicatés ² , comme par exemple, la Terre. En s’éloignant du Soleil les températures baissent et ce sera au tour des éléments volatils (gaz et glaces) ³ de se condenser (e). C’est pourquoi, en particulier, l’eau (sous forme de glace) est de plus en plus abondante lorsqu’on s’éloigne du Soleil, de même que les minéraux silicatés sont de moins en moins réfractaires. Un vestige de la formation des planètes gravite au-delà de Mars dans la fameuse “ceinture d’astéroïdes” constituée exclusivement de corps rocheux de toutes tailles : du simple caillou à la planète naine, comme
Cérès par exemple. (f)

Les gaz légers (surtout hydrogène et hélium) donneront naissance aux planètes géantes dites
gazeuses, tandis que dans la ceinture de Kuiper, au-delà de Neptune, un mélange de glaces et de roches donnera naissance à des planètes naines comme Pluton, Eris, Makémaké ou encore Hauméa (f). Les comètes, de plus petite taille, se forment encore plus loin, dans le nuage de Oort. Elles sont constituées de matériaux très primitifs souvent riches en matières
organiques.

Où sont les étoiles filantes dans tout ça ?

Maintenant que nous savons comment est apparu le système solaire et comment il est organisé, il va être plus simple de comprendre d’où viennent les étoiles filantes.

Une des grandes lois qui règlent les mouvements dans l’univers, explique que tous les corps décrivent des trajectoires elliptiques ⁴ autour du Soleil (1ère loi de Kepler). Aucun n’échappe à cette règle fondamentale. Dans ce colossal ballet, outre les planètes, quasiment tous les corps tournent paisiblement de manière presque circulaire autour du Soleil. Le système solaire est donc composé :

Des planètes
Des planètes naines
Des astéroïdes de la ceinture principale (entre Mars et Jupiter)
Des corps de la ceinture de Kuiper (au-delà de Neptune)

Il arrive cependant que certains corps issus de ces 2 ceintures “s’échappent” du manège à cause de phénomènes divers (choc, perturbations gravitationnelles, etc.). Leurs trajectoires autour du Soleil se modifient alors, et pour une partie d’entre eux, ces trajectoires vont les faire passer assez proche du Soleil, et par conséquent les amener à croiser l’orbite terrestre.

Beaucoup d’entre eux vont semer derrière eux des millions de petits débris, surtout les comètes qui, en se rapprochant du Soleil, vont se réchauffer et laisser s’échapper ces grains de poussière primitifs, témoins de la formation du système solaire.

Lorsque la Terre, croisera plus tard la trajectoire de ces débris, par effet de gravitation, elle va les attirer vers elle.

La vitesse à laquelle ces grains de sable ou petits cailloux vont pénétrer l’atmosphère terrestre provoquera un échauffement important à cause de la friction avec l’atmosphère, ce qui les vaporisera dans un trait lumineux (plasma) : c’est l’étoile filante ! Compte tenu de leur faible taille (entre un dixième et quelques dizaines de millimètres pour 99% des météoroïdes) , la plus grande partie de ces météoroïdes ne toucheront donc jamais le sol terrestre.

Agence Spatiale Canadienne

Classification et probabilités

Selon l’U.A.I. (Union Astronomique Internationale) voici la classification faite en fonction de la taille des objets qui pénètrent l’atmosphère terrestre:

< 30 µm : poussière interplanétaire
de 30 µm à 1 m : météoroïde
> 1 m : astéroïde

Voici les probabilités pour les chutes sur Terre :

Selon les données disponibles sur Wikipédia :

il y aurait l’équivalent de 100 tonnes de matières extraterrestres qui pénètreraient l’atmosphère terrestre quotidiennement, soit environ 300 000 tonnes / an .
L’immense majorité de cette quantité se présente sous forme de poussières (micrométéoroïdes) de taille micrométrique (ou inférieure), et ayant la consistance de cendres agglomérées (comme les cendres d’une cigarette). Finalement ce ne sont environ que 6 tonnes de ces poussières qui atteignent le sol terrestre quotidiennement, soit environ 2 000 tonnes / an.
Pour les micrométéorites, la quantité annuelle est estimée entre 15 000 et 20 000 tonnes.
Les météorites dont la masse est comprise entre 10 g et 100 kg , représentent environ 40 tonnes / an :
- 20 000 à 80 000 météorites de 10 g à 900 g environ chaque année.
- 2 000 à 5 000 météorites de < 1 kg.

Fréquence de chute des météorites sur Terre (valeurs indicatives) :

environ 300 micrométéorites toutes les secondes
environ 2 météorites d’1 mm par minute
1 météorite d’un mètre par an
1 astéroïde de 50 m par siècle
1 astéroïde de 100 m tous les 10 000 ans
1 astéroïde de 1 km tous les millions d’années
1 astéroïdes de 10 km tous les 100 millions d’années

L’astéroïde qui est en partie responsable entre autres de l’extinction des grands dinosaures, est tombé à hauteur du Mexique (chicxulub) il y a environ 66 millions d’années. Sa taille a été estimée à plusieurs dizaines de kilomètres.

Le cycle des étoiles filantes

Régulièrement, tous les ans à la même époque (fin juillet, début août), la Société Astronomique de Touraine participe “aux Nuits des Étoiles” qui a vu le jour au début des années 1990 sous l’appellation de “la Nuit des Étoiles filantes“.

En effet, cette période d’été est propice à l’observation des étoiles filantes en raison d’une part des conditions météorologiques favorables (températures nocturnes, absence de pluie, etc.), et d’autre part, parce que c’est une période où notre planète traverse un essaim de météoroïdes qui, lorsqu’ils tombent sur Terre, donnent l’illusion de provenir de la constellation de Persée. C’est pour cette raison que les étoiles filantes à cette date sont nommées “les perséides“.

En réalité, des essaims d’étoiles filantes il en existe tout au long de l’année, comme le montre le diagramme ci-contre. En effet, la Terre au cours de son trajet autour du Soleil, repasse annuellement dans ces zones riches en petits corps semés par les passages réguliers de certains astéroïdes et comètes.

Cycle annuel des essaims d’étoiles filantes (anglais)