Pourquoi certains astéroïdes en forme de toupie ont des lunes et d’autres pas ?

De nombreux astéroïdes ont une forme de toupie et sont généralement accompagnés d’une lune. Ces astéroïdes doubles représentent environ 15 % des petits astéroïdes. La forme de toupie est en principe la conséquence du processus qui conduit à la formation d’une lune. Or, des astéroïdes ayant cette forme, tels que les astéroïdes carbonés Bennu et Ryugu, visités par les sondes OSIRIS-REx (NASA) et Hayabusa2 (JAXA), n’ont pas de lune. Pourquoi est-ce le cas, en dépit de leur forme, et comment est-ce relié à leurs propriétés internes et à leurs évolutions ?

À partir des données de surface de l’astéroïde Bennu fournies par OSIRIS-REx, une équipe de recherche internationale comprenant des scientifiques du CNRS-INSU a montré, par simulations numériques, que l’évolution de la structure interne et de la forme de Bennu, représenté comme un agglomérat de roches, est extrêmement sensible à sa résistance mécanique. Ses propriétés de surfaces impliquent nécessairement un intérieur hétérogène contenant des zones peu résistantes et des zones au contraire très résistantes. Son évolution empêche la formation d’une lune. D’autres chemins d’évolution structurelle d’astéroïdes toupies de propriétés internes différentes sont possibles. Celui trouvé pour Bennu, supposé valide pour les astéroïdes carbonés de faible densité comme lui, explique l’absence de lune autour de Bennu et Ryugu. La population des astéroïdes doubles doit donc contenir une minorité de systèmes carbonés, ce qui est cohérent avec les observations. Cette étude démontre que les données de surface des sondes spatiales permettent d’en déduire des informations sur l’intérieur et sur l’évolution structurelle de l’astéroïde considéré, avec des implications fortes sur son histoire.

Légende : Simulation d’évolution de la structure de Bennu soumise à une accélération de sa rotation sur lui-même. Bennu a subi une déformation interne qui a provoqué la naissance d’une boursouflure équatoriale sans pour autant modifier ses propriétés de surface, ce qui aida à préserver les cratères sur l’équateur et à empêcher la formation d’une lune.