Dans le cadre de l'étude des astéroïdes, une classification spectrale ou taxonomie spectrale est un ensemble de critères associés à l'étude des spectres de réflexion (éventuellement combinés avec d'autres propriétés optiques tels que l'albédo) et permettant de classer les astéroïdes en différentes classes spectrales ou types spectraux. Ces types dépendent notamment de la composition chimique et minéralogique de la matière en surface. Les classifications spectrales sont de ce fait parfois décrites comme des classifications de composition mais il s'agit d'un raccourci abusif.

Trois classifications sont plus couramment utilisées, dites de Tholen, de Bus (ou SMASS-II) et de Bus-DeMeo. La classification de Bus-DeMeo est le plus souvent considérée comme la référence actuelle. Celle de Bus en constitue une pré-configuration ayant perdu de son intérêt sur le plan théorique mais restant utile du fait du plus grand nombre d'astéroïdes classés. Celle de Tholen, plus ancienne, possède de son côté des spécificités toujours utilisées, notamment sa distinction des types E, M et P. Ces trois classifications ont en commun de distinguer trois grands « complexes » S, C et X regroupant la majorité des types. Parmi ceux n'appartenant à aucun de ces complexes, on peut notamment citer les types T, D, A, Q, R et V, également communs aux trois classifications.

Description générale des principales classifications Plusieurs classifications ont été étudiées depuis les années 1970. Parmi d'autres proposées depuis les années 1980 (on peut notamment citer celles de Barucci (1987), Howell (1994) ou plus récemment Mahlke (2022)), trois se sont plus particulièrement imposées comme des classifications de référence, à savoir celles de Tholen (1984), de Bus (1999) et de Bus-DeMeo (2009). Leurs auteurs ont à chaque fois cherché à s'inscrire dans le prolongement de la précédente, ce qui explique leurs visibles filiations.

Principes méthodologiques

Dans les grandes lignes, les démarches ayant permis de définir ces trois classifications sont très proches. On peut schématiquement les résumer ainsi : constitution d'un échantillon de spectres bien définis sur une certaine bande spectrale ; traitement (ex lissage), normalisation (ex recalage permettant de neutraliser les différences de luminosité) et discrétisation des courbes spectrales ; in fine, chaque spectre est transformé en un vecteur de n valeurs, coordonnées d'un point dans un espace à n dimensions ; analyse de cet ensemble de points par la méthode statistique d'Analyse en composantes principales (ACP) et identification de groupes se détachant les uns des autres ; cette approche purement statistique est parfois articulée avec une approche plus analytique reposant sur l'étude de traits particuliers repérés dans plusieurs spectres ; proposition d'un processus (ex logigramme) et de critères associés permettant de classer d'autres astéroïdes (n'appartenant pas à l'échantillon initial) dans chacune des classes retenues, de la manière la plus automatisable possible ; en pratique, des critères plus subjectifs restent souvent mobilisés.

Outre les classes in fine retenues, les principales différences entre les trois classifications courantes concernent les bandes spectrales considérées (un peu élargie sur le proche ultraviolet et le proche infrarouge pour Tholen, réduite à la zone visible pour Bus, nettement élargie côté infrarouge pour Bus-DeMeo), et le recours dans le cas de Tholen à des critères complémentaires basés sur l'albédo.

Notions de complexes S, C, X et de end members

L'usage actuel le plus courant est de distinguer trois complexes S, C et X et de regrouper sous le terme de end members (~ membres extrémaux) toutes les petites classes situées en bordure de ces complexes (dans l'espace des données spectrales). Cette terminologie a été introduite en 1999 par Schelte J. Bus mais lui-même distinguait end members et outliers (~ en marge), ce qui conduit à une présentation un peu différente. La notion de complexe n'est pas présente dans la classification de Tholen mais les rapprochements clairs entre types E, M, P d'une part (groupe X de Tholen) et B, C, F, G d'autre part (groupe C introduit par la suite) sont pleinement cohérents avec elle.

La distinction la plus nette sépare le complexe S (spectres présentant un relief marqué, avec un gradient positif plus ou moins fort avant et des pics d'absorption plus ou moins profonds vers interprétés comme étant dus à la présence d'olivine et de pyroxène) et les complexes C et X (spectres sans grand relief, distingués entre autres par le niveau global et les ruptures de pente du gradient spectral).

Tableau de synthèse Le tableau ci-dessous met en parallèle les trois classifications couramment utilisées. D'autres manières de présenter les regroupements peuvent être rencontrées (voir par exemple le tableau détaillé proposé par Bus en 1999) mais celle-ci est courante depuis l'émergence de la classification de Bus-DeMeo dans les années 2010.

Des lettres identiques dans les différentes classifications décrivent en substance les mêmes classes. Toutefois, les principes de classification différant dans leurs détails (subdivision des complexes, bandes spectrales considérées, ordre des étapes et critères de séparation dans le processus de classification...), les classements de nombreux astéroïdes peuvent différer d'un système à l'autre, ce qui est parfois source de confusion et invite à toujours bien préciser le système utilisé.

TholenBusBus-DeMeoPublication198419992009Paramètresspectre + albédospectre seulspectre seulBande spectraleNb de classes14 (+1Les astéroïdes présentant le même spectre que les types E, M ou P, mais pour lesquels un manque d'information sur l'albédo ne permet pas de trancher leur attribution, sont classés dans un « groupe X » qui, en pratique, apparait comme une quinzième classe X.)2624 / 25Complexe SSSSaSqSrSkSlSSaSqSrSvComplexe CBFCGBCbCCgCghChBCbCCgCghChComplexe XEMP(+ X)XXcXkXeXXcXkXeXn ajouté en 2019End membersTDAQRVTDKLLdAQORVTDKLAQORVNotationscomplémentairesXYLa notation de Tholen prévoit différentes manières de noter les incertitudes : double ou même triple affectation dans les cas intermédiaires (ex CD, DCX) ; indication U (unusual) dans les cas atypiques (ex BU, FXU) ; indication : ou :: dans les cas de données de mauvaise ou très mauvaise qualité (ex C:, FX:, SDU::). I (inconsistent) permet d'indiquer qu'un astéroïde est inclassable mais a priori du fait de données de mauvaise qualité et non d'un possible nouveau type.U:IwNotation complémentaire indiquant que l'objet possède un gradient spectral (slope) élevé, propriété généralement attribuée à un possible phénomène d'érosion spatiale (weathering) (ex Sw, Sqw, Srw, Vw).

Détail des principales classifications

Classification de Tholen La classification de Tholen (1984., 1989.) est née des travaux de David J. Tholen à partir des données de l'enquête Eight Color Asteroid Survey (ECAS). Elle compte 14 classes ou types. Elle repose sur des spectres décrits sur la bande spectrale et, pour la distinction de certaines classes, sur l'albédo. Sa force par rapport aux classifications précédentes est d'exploiter des mesures spectrophotométriques de grande qualité, et ce pour un échantillon plus large permettant l'usage d'outils statistiques.

David J. Tholen retrouve neuf classes précédemment étudiées, notamment les classes S, C et M devenues classiques dès la fin des années 1970, ainsi que les classes E et P (proches de la classe M), F (distinguée au sein de la classe C), A, D et R. Cinq nouvelles classes émergent des données : B, G, Q (dont les noms marquent des proximités avec les classes C, F et R), T et V (créée pour gérer le cas particulier de (4) Vesta).

Les trois classes E, M et P présentent des caractéristiques spectrales très proches et ne sont in fine distinguées que par l'albédo. Cela a conduit David J. Tholen à regrouper ces trois classes dans un « groupe X » qui comprend également les objets ayant ce même profil de spectre mais pour lesquels l'albédo n'est pas connu. La notion de « groupe C » est apparue ultérieurement mais était déjà implicite chez Tholen dans le sens où les classes B, F et G ont progressivement été définies comme des « sous-classes » de la classe C originale.

+ Description originale des types spectrauxLa colonne « Description » correspond à la traduction des descriptions telles que reprises dans la thèse de Schelte Bus de 1999. Groupe Type Description Prototypes Type S S Albédo moyen. Absorption modérée à forte avant et absorption modérée à inexistante après .Groupe C C Albédo faible. Absorption dans l'ultraviolet avant puis spectre généralement plat à légèrement rouge après . B Albédo moyennement faible. Variante de la classe C avec un albédo plus élevé et une tendance à une réflectance plus faible à l'extrémité rouge du spectre. F Albédo faible. Spectre sans relief, plat à légèrement bleu à travers la plage globale ; diffère de la classe C par la faiblesse de l'absorption dans l'ultraviolet. G Albédo faible. Absorption dans l'ultraviolet très forte avant puis spectre plat après ; diffère de la classe C par la force de l'absorption dans l'ultraviolet.Groupe X E Albédo élevé. Spectre sans relief, plat à légèrement rouge à travers la plage globale ; diffère des classes spectralement identiques M et P uniquement par l'albédo. M Albédo moyen. Spectre sans relief, plat à légèrement rouge à travers la plage globale ; diffère des classes spectralement identiques E et P uniquement par l'albédo. P Albédo faible. Spectre sans relief, plat à légèrement rouge à travers la plage globale ; diffère des classes spectralement identiques E et M uniquement par l'albédo. Spectre intermédiaire entre ceux des classes C et D. (X) (il n'existe pas à proprement parler de classe X dans la classification de Tholen mais le groupe X sert à classer les astéroïdes de spectre semblable aux classes E, M ou P pour lesquels l'information sur l'albédo est manquante)Autres types T Albédo faible. Absorption modérée avant puis spectre généralement plat après . D Albédo faible. Spectre généralement sans relief, neutre à légèrement rouge avant puis très rouge après ; les spectres de certains objets tendent à s'aplanir après . A Albédo moyennement élevé. Spectre extrêmement rouge avant puis forte absorption après , centrée près de . Q Albédo moyennement élevé. Absorptions fortes avant et après ; centre de bande intermédiaire entre ceux des classes A et V. (1862) Apollon R Albédo moyennement élevé. Absorptions fortes avant et après ; centre de bande intermédiaire entre ceux des classes A et V. (349) Dembowska V Albédo moyennement élevé. Absorption forte avant et absorption forte après , centrée près de . (4) Vesta

Classification de Bus La classification de Bus (ou SMASS-II) (1999., 2002.) est née des travaux de Schelte J. Bus à partir des données de l'enquête Small Main-Belt Asteroid Spectroscopic Survey (SMASS phase II). Elle compte 26 classes ou types. Elle repose sur des spectres décrits sur la bande spectrale et n'utilise plus de critères liés à l'albédo (volonté d'une classification purement spectrale). Sa force par rapport à la classification de Tholen est d'exploiter un échantillon beaucoup plus large de spectres beaucoup plus précis. Sa limite est par contre une perte d'information dans l'ultraviolet (zone ).