L'éclatement d'un noyau cométaire observé en direct

Paris, le 17 mai 2001

La comète C/1999 S4 (LINEAR) a été découverte en septembre 1999 dans le cadre du programme LINEAR de détection automatique d'astéroïdes frôlant la Terre. Les calculs avaient montré qu'elle passerait au plus près de la Terre à seulement 0,37 UA (unités astronomiques) (55,5 millions de km), le 24 juillet, et au plus près du Soleil, le périhélie, à 0,77 UA (115,5 millions de km), le 26 juillet 2000. Cette comète devant être brillante, les astronomes se sont mobilisés pour son observation dans tous les domaines de longueurs d'onde.

Parmi les six articles publiés sur ce sujet dans la revue Science du 17 mai, trois sont signés conjointement par des auteurs français et étrangers.

La première équipe comprend des chercheurs du Département d'astronomie radio planétaire, cométaire, extragalactique galactique et stellaire (CNRS-Observatoire de Paris) et de l'Observatoire Midi-Pyrénées. Ils ont observé la comète avec le Grand radiotélescope de Nançay (Cher) pour l'analyse de la production de vapeur d'eau et avec le radiotélescope de l'Institut de Radioastronomie Millimétrique (IRAM)(CNRS-MPG-IGN) de 30 mètres situé au Pico Veleta (Espagne) pour la détection des molécules présentes dans la coma.

La seconde équipe, comprenant des chercheurs du Service d'aéronomie (CNRS - Université de Paris 6 -Université de Versailles), a utilisé l'expérience SWAN (Solar Wind ANisotropies) du satellite SOHO (ESA-NASA) pour la mesure du taux de vapeur d'eau dans l'ultraviolet.

La troisième équipe, comprenant des chercheurs du Laboratoire d'astrophysique de Marseille (CNRS - Université d'Aix-Marseille 1) et de l'Observatoire Midi-Pyrénées, a observé la comète avec le télescope spatial Hubble (HST : NASA-ESA) et avec le Very Large Telescope de l'European Southern Observatory (VLT).

L'observation de la molécule d'acide cyanhydrique (HCN) avec le radiotélescope de l'IRAM fait apparaître, entre le 18 et le 23 juillet, un comportement anormal de la comète avec une très forte augmentation de la production de cette molécule, puis une chute brutale dans les trois jours suivants. Avec SWAN à bord de SOHO, les chercheurs ont également détecté un taux de production de vapeur d'eau important avec un pic intense culminant le 24 juillet au périhélie, puis une décroissance rapide suivie d'une disparition totale vers le 12 août. Au même moment, la chevelure de la comète devient de plus en plus allongée, sa condensation centrale s'affaiblit et n'est plus visible le 27 juillet, ce qui suggère que le noyau a disparu. Des images obtenues le 5 et le 7 août avec le HST et le VLT révèlent, à la place du noyau central, une quinzaine d'objets de moins de 100 mètres de diamètre.

L'augmentation de la production de HCN suivie d'une rapide décroissance, s'interprète par une fragmentation en chaîne avec formation d'une grande quantité de petits morceaux de quelques dizaines de centimètres tout au plus, le noyau se fragmentant et perdant des débris pendant au moins plusieurs semaines avant sa désintégration finale. Plusieurs autres molécules ont été détectées à l'IRAM. Les molécules de formaldéhyde (H₂CO), sulfure de carbone (CS), sulfure d'hydrogène (H₂S) présentent des rapports de mélanges constants, en accord avec une composition homogène du noyau. En revanche, la non-détection de molécules de monoxyde de carbone (CO) et de méthanol (CH₃OH) montre que ces deux molécules sont déficientes dans cette comète. La faible abondance de CO, une molécule très volatile, pourrait être liée à la petitesse du noyau et à son appauvrissement progressif en CO lors de son approche du Soleil (cf serveur web de l'Observatoire de Paris : http://www.obspm.fr). Des mesures de composition complémentaires obtenues par spectroscopie infrarouge par une équipe américaine, montrent que d'autres molécules sont également déficientes.

Avec l'analyse du rayonnement Lyman alpha provenant de l'hydrogène, lui-même formé par dissociation de la vapeur d'eau, on peut mesurer le taux de production de cette vapeur d'eau et en déduire la quantité de glace d'eau présente dans le noyau d'une comète. Pour la première fois, grâce à SWAN à bord de SOHO, on a pu mesurer la quantité totale de glace d'eau contenue dans le noyau avant qu'il n'éclate en morceaux : environ 3,3 millions de tonnes. C'est en fait très peu pour un noyau de comète et cela indiquerait qu'il ferait moins de 600 mètres de diamètre.

Ces observations ayant eu lieu pendant la fragmentation du noyau de la comète, les résultats montrent que la composition chimique du noyau est identique au niveau des couches externes et internes. Mais les astronomes se posent de nombreuses questions. Pour quelle raison la comète LINEAR s'est-elle désintégrée ? Quelles conclusions peut-on en tirer sur la structure des noyaux cométaires ? Les gros fragments de quelques dizaines de mètres sont-ils des planétésimaux (embryons de planète) primordiaux ? Cette comète diffère-t-elle profondément des autres et s'est-elle formée plus près du Soleil, comme le propose une équipe américaine ? Les six articles de Science sur la comète LINEAR constituent une première analyse de six séries de données examinées séparément. La confrontation de tous les résultats devrait conduire à une meilleure compréhension de ce qu'était le noyau de la comète LINEAR.

Image de la coma d'hydrogène de la comète C/LINEAR observée avec l'expérience SWAN à bord de SOHO le 26 juin 2000. © SOHO-SWAN. ESA-NASA

Vous pouvez voir d'autres photos sur le site de l'Observatoire de Paris : http://wwwusr.obspm.fr/unicom/comete/textes/comete.htm

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