C'est le 1 janvier 1801 que le père sicilien G.Piazzi découvrit fortuitement Cérès, pendant qu'il dressait un nouveau catalogue d'étoiles. Le mathématicien Karl Gauss calcula son orbite et à la fin de l'année il fut en mesure de prédire sa position. Cette "planète" circulait pratiquement à l'endroit prédit par la loi de Bode. Mais un an plus tard, un autre astronome découvrit une deuxième "planète", Pallas, à peu près à la même distance et les découvertes se succédèrent. Il fallait alors se rendre à l'évidence : l'espace libre laissé entre les orbites de Mars et de Jupiter était occupé par une série de planètes mineures que l'on baptisa astéroïdes^[1].  Ces petits corps constituent la Ceinture des astéroïdes.

La Ceinture des astéroïdes Entre 2 et 3.5 UA environ gravitent plus de 134000 petits corps (2006) d’une taille moyenne de quelques dizaines de mètres. Cérès est le plus gros avec 950 km de diamètre et représente 25% de la masse de tous les astéroïdes ! On suppose qu’il s’agit des débris de planétésimaux remontant à l’époque de la formation du système solaire. Comme les planètes, les astéroïdes obéissent à la loi de Newton et évitent les orbites en résonances avec celle de Jupiter (orbites 1/3, 1/2, etc) car la gravité crée des conditions chaotiques qui éjectent n’importe quel corps essayant de s’y maintenir. Baptisées les “lacunes de Kirkwood”, ces zones se sont ajourées sur une période de l’ordre de 100000 ans. Pour plus de clarté les échelles n’ont pas été respectées).

Situés entre 310 et 520 millions de kilomètres du Soleil (2 et 3.5 UA), ces astéroïdes sont rassemblés dans un anneau relativement stable, faiblement excentrique, de quelque 200 millions de kilomètres de large - 1.3 UA ! -. Les orbites sont souvent inclinées sur le plan de l'écliptique, formant en moyenne un angle de 10°. Délaissés du champ d'investigation des professionnels jusqu'au XX^eme siècle, ces petits corps nous permettront peut-être de connaître les origines du système solaire. En effet, en-dehors de toute influence physico-chimique, situés dans une région glacée de l'espace, ils ont préservé intacts leurs constituants originels et leur aspect extérieur est resté figé. En les analysant, les planétologues peuvent mieux comprendre les mécanismes (collision-fusion) qui conduisirent à former le système solaire à partir de la nébuleuse protosolaire^[2].

Mis à part Cérès qui est sphérique comme on le voit à droite et mérite bien d'appartenir à la famille des planètes naines, la plupart des astéroïdes ont une forme irrégulière, communément appelée en forme de "patate". Pourquoi cette forme ? Il faut savoir qu'à l'échelle de l'atome, la force de la gravitation est 4.17 x 1042 fois plus faible que la force électromagnétique. Pour agir efficacement la gravité doit compter sur l'effet de groupe d'un grand nombre d'individus et leur masse. C'est pourquoi il faut qu’un objet massif fasse au moins 800 km de diamètre environ pour que les forces cumulées de la gravitation lui donne une forme sphérique, seule structure capable de supporter sa masse. En-deçà, la force électromagnétique domine et c’est la raison pour laquelle les petits astéroïdes ont une forme "patatoïde". En fait, à cette échelle, c'est la combinaison des collisions successives et des éclats qui les façonne, à l'image d'un sculpteur qui façonne un objet en glaise en ajoutant et en retirant de la matière. Grâce à des méthodes d'interférométrie, on a pu conclure que tous les astéroïdes avaient une forme particulière, jamais sphérique, aplatie pour les uns, elliptique pour la plupart. On a également découvert que certains avaient été formés suite à la collision de deux corps, tels Toutatis, Hector ou Cleopatre, ce qui tend à confirmer l'hypothèse selon laquelle les planètes ont également été formées par un mécanisme d'accrétion par collision. Des observations photométriques ont également permis de démontrer que la course des astéroïdes s'accompagne d'un mouvement de rotation. Ceci explique les variations régulières de leur éclat. Ainsi Vesta et Icare tournent sur eux-mêmes respectivement en 5h20m et 2h16m. La période la plus longue est celle de Némésis qui atteint 39h.

Il s'agit de la première image couleur de l’astéroïde Cérès. Il n’y a pas de doute, il compte également parmi les planètes naines. Cette image composite a été obtenue par le Télescope Spatial Hubble en lumière blanche et UV entre décembre 2003 et janvier 2004. Cérès mesure 950 km de diamètre et gravite à 2.5 U.A. Il brille à la magnitude visuelle 7.4. Document Hubblesite.

Jusqu'en mai 2001 le plus grand astéroïde était Cérès qui appartient également à la famille des planètes naines. Il mesure 950 km et pèse 1.17x10²¹ kg, soit un millième du poids de la Terre. Il représente à lui seul 25% de la masse de tous les astéroïdes ! Cérès est suivi de Pallas (572 km), Vesta (542 km) qui est aussi le plus brillant (Mv : 6.6), Hygeia (450 km) et Junon (250 km). Tous les cinq appartiennent à la famille Apollo, sur laquelle nous reviendrons.

Mais alors que les astronomes pensaient avoir découvert depuis longtemps les plus gros astres du système solaire, aussi étonnant qu'il paraît, une équipe de chercheurs découvrit le 22 mai 2001 un astéroïde à plus de 6.5 milliards de kilomètres du Soleil (43 UA) mesurant environ 1200 km de diamètre et brillant à la magnitude 20. Baptisé temporairement 2001 KX76, il s'agit en fait d'un KBO de la famille des Plutinos qui vient ainsi détrôner Cérès et même Charon par ses dimensions. On y reviendra à propos des découvertes récentes.

L'os et autres espèces de patatoïdes Ci-dessus à gauche, sondé par le radiotélescope d'Arecibo l'astéroïde 217 Cléopatre doit vraisemblablement sa forme particulière à l'accrétion de deux objets, renforçant encore un peu plus la dite théorie. Cliquer ici pour lancer une séquence montrant sa rotation sur lui-même en l'espace de 5 heures (GIF). A droite, Eros photographié le 14 mars 2000 par la sonde NEAR. Ci-dessous à gauche Toutatis. Cliquer sur l'image pour lancer une séquence montrant son auto-rotation (MPEG de 281 KB). A droite, l'astéroïde Gaspra. Documents CFH et JHUAPL/Laurel/U.Maryland.

L'astronome américain Walter Baade qui découvrit les astéroïdes Hidalgo et Icare estimait que par voie photographique avec les télescopes géants de l'astronomie, nous pouvions repérer 40000 astéroïdes de plus de 100 m de diamètre. Aujourd'hui les estimations des astronomes du Mt.Palomar évaluent à 500000 le nombre d'astéroïdes visibles jusqu'à la magnitude 21.2 ! Aussi, chaque année le catalogue se voit-il compléter de quelques milliers de nouveaux membres. Sur chaque cliché, le petit objet apparaît tel un trait fin de quelques secondes d'arc tracé sur le fond étoilé statique. Leur vitesse comprise entre 20 et 30 km/s leur permet de parcourir près de 2 millions de kilomètres par jour. En 2006, nous avions identifié plus de 134000 astéroïdes.

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