MEK 2012: LA CAMPAGNE D'OBSERVATION DES ECLIPSES MUTUELLES AU SEIN DU SYSTEME BINAIRE DE L'ASTEROIDE (22) KALLIOPE

Dernière mise à jour le 3 février 2012

Introduction

En Février 2012, l'astéroïde binaire (22) Kalliope atteindra l'un de ses équinoxes annuel. En conséquence, le plan de l'orbite de son petit satellite, Linus, contiendra également le Soleil. Cette configuration particulière donne lieu à des éclipses mutuelles entre chaque membre du système binaire. Vus depuis le Soleil, l’un passe devant l’autre. Vus depuis la Terre, l’ombre de l’un se projette sur la surface de l’autre, enlevant ainsi un peu de la lumière solaire du système rediffusée vers la Terre. De tels phénomènes se produisent tous les 5 ans.

Fig. 1: Vues de kalliope à partir de son modéle 3D.

Ils ne sont donc pas rares mais sont en revanche sont difficiles à observer. Une campagne internationale dédiée à l’observation photométrique de ces éclipses est organisée et coordonnée par l'IMCCE. C'est la seconde campagne de ce type, la première ayant eu lieu en 2007 (Descamps et al, 2008).

Nous avons amélioré le modèle orbital du système Kalliope - Linus (F.Vachier et al 2012) en utilisant notre nouvel algorithme génétique appliqué aux astéroides binaires. La solution obtenue montre des résultats dont les résidus moyens sont de l'ordre de 15 milli-arc-secondes. Le graphique présente les cordes de disparition et réapparition de l'étoile, lors de l'occultation de 2006 au Japon. La solution orbitale obtenue pour le couple Kalliope - Linus, est a ce jour, l'orbite de satellite d'astéroides, la plus précise. Nous utilisons cette solution pour calculer les phénomènes mutuels entre le satellite et son primaire.

Fig. 2: Position prédite (croix bleue en haut a droite) comparée au profil ajusté de Linus sur les cordes d'occultation (cf. Descamps et al. 2008): dx = 9 km = -7 mas, dy = 3.6 km = 3 mas.

En raison de l'évolution rapide de la géométrie relative du système par rapport à la Terre et au Soleil, la saison des phénomènes mutuels dure à peine plus d’un mois. Les éclipses mutuelles auront lieu principalement en février 2012. La déclinaison positive de Kalliope (34°) favorisera les télescopes de l’hémisphère nord. L’éclat relativement brillant de Kalliope (mv = 11 à une distance géocentrique d'environ 2UA) permet à de petits télescopes ayant une ouverture d'au moins 20 cm de capter ces phénomènes fugaces.

L'atténuation produite varie entre 0.03 et 0.07 magnitudes pour une durée d’environ 2 heures. La forme de la baisse de luminosité dépend de la forme irrégulière de Kalliope. Nous avons estimé qu’une précision photométrique d'environ 0.02mag est nécessaire pour mettre en évidence ces petites variations photométriques. L’éclipse ne peut être mise en évidence qu’à la condition de disposer de courbes de lumière « saines » de référence enregistrées à la veille ou au lendemain du phénomène.

Prediction des phénomènes

La table 1 présente l'ensemble des phénomènes observables. Pour chacun d'entre-eux sont donnés les instants de début et fin, la durée, la chute en magnitude et la phase géométrique.

Fig. 3: Courbes de lumière synthétiques de l'éclipse par Linus du 2 mars 2012.
La courbe de lumière de rotation montre une légère atténuation signalant
qu'un phénomène est en cours (cliquez pour élargir).

La figure 2 illustre par l'exemple une courbe de lumière de rotation de Kalliope. La légère atténuation visible sur la courbe de lumière trahit l'existence d'un phénomène. Si l'on dispose d'une courbe de lumière de Kalliope "pure", c'est-à-dire exempte de tout phénomène, il suffit alors de la retirer de celle comportant le phénomène pour obtenir la courbe de lumière de celui-ci.

L'amplitude de l'atténuation ainsi que sa durée, de l'ordre de deux heures, sont directement fonctions du rapport de taille entre les deux corps et de la taille du corps principal, dit corps primaire. La courbe de lumière "pure" est appelée courbe de référence et s'obtient par une observation photométrique de Kalliope réalisée la veille et/ou le lendemain du phénomène.

• Date: date du phénomène
• Phénomène: Type de phénomène: 'O' = occultation, 'E' = eclipse, '1' = Kalliope, '2' = Linus
• Début: L'instant UTC du début de l'éclipse
• Fin: L'instant UTC de fin de l'éclipse
• Δt: La durée du phénomène
• Δmag: Amplitude de la chute en magnitude
• Visualisation: Les icones indiquent la possibilité de télécharger chaque phénomène sous la forme d'une animation au format MPEG ou d'un graphique montrant la courbe de lumière prédite au formet Postscript.

Les instants de début et fin sont donnés avec une précision d'une minute.

Date	Event	Begin (UTC)	End (UTC)	Δt h:m	Δmag	Phase (°)	View
2012-02-04	1E2	08h11m	10h04m	01:53	0.0057	16.54
2012-02-06	2E1	03h05m	05h15m	02:10	0.0175	16.96
2012-02-07	1E2	22h23m	00h06m	01:43	0.0217	17.37
2012-02-09	2E1	17h26m	19h20m	01:54	0.0172	17.76
2012-02-11	1E2	12h10m	14h47m	02:37	0.0446	18.12
2012-02-13	2E1	07h16m	09h57m	02:41	0.0281	18.47
2012-02-15	1E2	02h31m	05h25m	01:54	0.0440	18.80
2012-02-16	2E1	21h44m	00h38m	02:54	0.0547	19.10
2012-02-18	1E2	16h36m	19h14m	02:38	0.0491	19.39
2012-02-20	2E1	11h40m	14h29m	02:49	0.0447	19.65
2012-02-22	1E2	06h55m	09h43m	02:48	0.0511	19.90
2012-02-24	2E1	02h12m	04h57m	02:45	0.0567	20.13
2012-02-25	1E2	21h26m	23h48m	02:22	0.0453	20.34
2012-02-27	2E1	16h06m	18h52m	02:46	0.0462	20.53
2012-02-29	1E2	11h22m	13h58m	02:36	0.0441	20.70
2012-03-02	2E1	06h50m	09h11m	02:21	0.0639	20.86
2012-03-04	1E2	02h07m	04h01m	01:54	0.0307	20.99

Références

• Descamps, P., Marchis, F., Pollock, J., Berthier, J., Vachier, F., Birlan, M., Kaasalainen, M., Harris, A.W., et 11 collaborateurs, 2008. New determination of the size and bulk density of the binary Asteroid 22 Kalliope from observations of mutual eclipses. Icarus, 196, 578-600.
• Vachier, F., J., Berthier, Marchis, F., 2012. Determination of Binary Asteroid Orbits with a Genetic-based Algorithm. A&A, accepted.

Contact:

• F. Vachier, IMCCE, Paris Observatory, France