Les comètes.

Une comète est, en astronomie, un petit corps céleste constitué d’un noyau de glace et de poussière en orbite (sauf perturbation) autour d’une étoile. Lorsque son orbite, qui a généralement la forme d’une ellipse très allongée, l’amène près de cette étoile (par exemple le Soleil dans le système solaire), la comète est exposée à diverses forces émanant de cette dernière : vent stellaire, pression de radiation et gravitation. Le noyau s’entoure alors d’une sorte de fine atmosphère brillante constituée de gaz et de poussières, appelée chevelure ou coma, souvent prolongée de deux traînées lumineuses composées également de gaz et de poussières, les queues (une de gaz ionisé et une de poussières), qui peuvent s’étendre sur plusieurs dizaines de millions de kilomètres. Le Centre des planètes mineures répertorie au 14 janvier 2020 4 352 comètes.

Dans le système solaire, quand elles s’approchent suffisamment de la Terre ou que leur magnitude est importante, les comètes deviennent visibles à l’œil nu (parfois même de jour) et peuvent être spectaculaires ; elles sont alors classées comme « grandes comètes ».

Les comètes se distinguent des astéroïdes, autres petits corps, par l’activité de leur noyau. Cependant, les observations récentes de plusieurs astéroïdes présentant une activité cométaire, notamment dans la ceinture principale, tendent à rendre de plus en plus floue la distinction entre comète et astéroïdes. Elles proviendraient de deux réservoirs principaux du système solaire : ceinture de Kuiper et nuage d’Oort, tandis que les comètes interstellaires ont une origine extérieure au système solaire.


Une comète se compose essentiellement de trois parties : le noyau,  la chevelure et les queues. Le noyau et la chevelure constituent la tête de la comète.

Lors du dernier passage de la comète de Halley en 1986, six sondes spatiales (ICE, Vega-1, Vega-2, Sakigake, Suisei et Giotto) ont frôlé la comète et enregistré des données et des images précieuses pour notre connaissance des comètes.

L’hypothèse de constitution du noyau la plus communément admise et confirmée par les récentes expériences spatiales de spectroscopie, est qu’il serait un corps solide constitué pour environ moitié de glaces  (essentiellement d’eau, puis de monoxyde de carbone, dioxyde de carbone, méthane, éthane, acétylène) et environ moitié de matières météoritiques agglomérées (modèle dit de la « boule de neige sale » proposé par Fred Whipple en 1950, « modèle en couche » proposé par Michael J. Belton à la suite de la mission Deep Impact). Ces glaces se subliment (lorsque la comète est à une distance de 1 à 3 unités astronomiques du Soleil) sous l’action du rayonnement solaire et donnent naissance à la chevelure, puis aux queues.

Le diamètre du noyau (non sphérique, certaines parties étant lisses, d’autres rugueuses) est estimé entre quelques centaines de mètres et quelques dizaines de kilomètres. La période de rotation va de 5 à 70 heures.

Le noyau de la comète de Halley est de forme oblongue, sa plus grande dimension mesure environ 15 kilomètres, pour un volume estimé à 500 kilomètres cubes et une masse de 1014 kilogrammes, ce qui correspond à une masse volumique moyenne de 200 kilogrammes par mètre cube (un cinquième de celle de l’eau dans les conditions standards à la surface de la Terre).

La présence de molécules organiques dans les comètes est un élément en faveur de la théorie de la panspermie. Un scientifique de la NASA, Richard B. Hoover (en), prétend ainsi en 2011 avoir trouvé des bactéries fossiles extraterrestres dans des comètes, mais la NASA a pris ses distances avec ces travaux, leur reprochant un manque d’évaluation par les pairs. Les noyaux cométaires sont parmi les objets les plus sombres du Système solaire avec un albedo compris entre 2 et 7 %.

La chevelure, ou coma (mot latin de même sens), forme un halo à peu près sphérique entourant le noyau et constitué de particules neutres de gaz et de poussières issus de ce noyau. Ces particules sont libérées sous forme de jets lorsque la comète se rapproche du soleil, provoquant la sublimation des glaces du noyau. Cette chevelure est entourée d’un nuage d’hydrogène atomique produit par photodissociation d’un certain nombre d’espèces, principalement H2O et OH.

Son diamètre est généralement compris entre 50 000 et 250 000 kilomètres, avec des limites extrêmes de 15 000 et 1 800 000 kilomètres. La chevelure s’identifie fréquemment avec la tête de la comète, étant donné le faible diamètre relatif du noyau.

Les analyses du gaz de la chevelure de la comète de Halley indiquent que celle-ci contient 80 % d’eau, 10 % de monoxyde de carbone, 3 % de dioxyde de carbone, 2 % de méthane, moins de 1,5 % d’ammoniac et 0,1 % d’acide cyanhydrique.

Si la comète est suffisamment active, la coma se prolonge par des traînées lumineuses appelées queues.

Une comète importante possède en général deux queues visibles :

  • Une queue constituée d’un plasma, rectiligne et se maintenant à l’opposé du Soleil (comme une ombre), poussée à haute vitesse (de l’ordre de 500 km/s) par le vent solaire ; les changements de polarité du vent solaire produisent des ruptures dans la queue de plasma qui se reconstitue dans les heures qui suivent.

    Une queue plus large constituée de poussières poussées par la pression de radiation solaire, et incurvée dans le plan de l’orbite par la gravité du soleil. Grâce aux travaux de Michael Finson et Ronald Probstein (1968), qui ont mis en œuvre les hypothèses de Fiodor Bredikhine (1885) qui faisaient elles-mêmes suite à celles de Bessel, on peut modéliser la queue de poussières. Les trajectoires (képlériennes) des grains peuvent ainsi être analysées en fonction de la durée d’émission (synchrones) ou en fonction de leur taille (syndynes).

  • Une troisième enveloppe, invisible avec des instruments optiques, mais décelée grâce à la radioastronomie, est la queue d’hydrogène qui s’étend sur des dimensions considérables.
  • Une anti-queue, constituée de gros grains qui, par effet de perspective lorsque la Terre traverse le plan de l’orbite cométaire, semble pointer vers le Soleil.

Leurs dimensions sont considérables : des longueurs de 30 à 80 millions de kilomètres sont relativement fréquentes.

Comme toute orbite céleste, celles des comètes sont définies à l’aide de six paramètres (éléments orbitaux) : la période P, argument du périhélie ω, la longitude du nœud ascendant Ω, l’inclinaison i, la distance du périhélie q et l’excentricité e. Lorsqu’on découvre une nouvelle comète, après au moins trois observations distinctes, on modélise une première orbite en prenant e = 1 : par défaut, l’orbite est supposée parabolique. Lorsque plus  d’observations ont pu être effectuées, une meilleure orbite osculatrice est calculée en affinant la valeur de l’excentricité.

La majorité des comètes répertoriées ont une orbite elliptique et gravitent autour du Soleil : ce sont les comètes périodiques, leur période pouvant être modifiée par des perturbations gravitationnelles.

Les comètes sont dites, par convention, à courte période quand leur période est inférieure à deux cents ans. Celles-ci seraient originaires de la ceinture de Kuiper, passeraient par un stade de centaure avant d’atteindre le Système solaire interne.

Les comètes dont la période est supérieure à 200 ans, appelées comètes à longue période, sont supposées provenir du Système solaire externe (objets détachés, objets éjectés dans le nuage de Hills ou le nuage d’Oort par le passage d’étoiles et de nuages moléculaires et réinjectés dans le Système solaire par le même type de perturbation gravitationnelle).

Les comètes attachées au Système solaire ont une orbite dont l’excentricité est inférieure à 1 (orbites elliptiques, donc comètes périodiques). Il existe quelques rares cas de comètes dont l’excentricité est supérieure à 1 (orbites hyperboliques, donc comètes non périodiques) : soit il s’agit de comètes provenant de l’extérieur du Système solaire (moins d’une par siècle11), soit il s’agit de comètes dont l’orbite a subi des perturbations gravitationnelles telles que, en l’absence de perturbations supplémentaires modifiant leur orbite en sens inverse, elles vont sortir du Système solaire.

Les comètes rasantes se caractérisent par un périhélie extrêmement proche du Soleil, parfois à quelques milliers de kilomètres seulement de la surface de celui-ci. Alors que les petites comètes rasantes peuvent complètement s’évaporer lors d’un tel passage, celles de plus grandes tailles peuvent survivre à plusieurs passages au périhélie. Cependant, l’importante évaporation et les forces de marée entraînent souvent leur fragmentation.

Lorsqu’une comète passe à proximité des grosses planètes (essentiellement Jupiter), elle subit des perturbations gravitationnelles qui peuvent modifier certains de ses éléments orbitaux. C’est ainsi que la comète Shoemaker-Levy 9, initialement en orbite autour du Soleil, a été capturée par Jupiter puis a finalement percuté cette dernière en 1994 parce que lors de son précédent passage, cette comète était passée suffisamment près de cette planète pour qu’à la fois son orbite soit modifiée et son noyau décomposé en une multitude d’éléments répartis le long de l’orbite.

Les éléments orbitaux d’une comète peuvent aussi être modifiés de manière non prévisible par l’activité du noyau (perturbations non gravitationnelles).

Pour ces raisons les éléments orbitaux d’une comète ne sont jamais  définitifs et doivent être recalculés lors de chaque passage (dans le cas des comètes à courte période).

Une équipe internationale a pu décrypter, par les données du télescope spatial Herschel, que l’eau de la comète Hartley 2 ressemblait parfaitement, au niveau chimique, à celle des océans de la Terre alors que, jusqu’ici, on croyait que celle-ci avait été apportée par les astéroïdes. Lors de sa  formation, la Terre était très chaude et ses petites réserves d’eau se seraient évaporées. L’eau que l’on retrouve aujourd’hui serait présente grâce au bombardement de corps célestes, quelques dizaines de millions d’années après la naissance de la Terre. La plupart des comètes viennent du nuage de Oort autour du système solaire. Les comètes de ce secteur renferment environ 50 % de glaces d’eau, bien que des analyses avaient démontré que cette eau contenait beaucoup plus de deutérium que celle de nos océans. Les chondrites carbonées, astéroïdes issus de la ceinture située entre Mars et Jupiter, similaire à notre eau, s’avéraient alors être les meilleurs candidats. Dorénavant, les comètes de type Hartley 2 rivalisent avec eux, ne provenant pas du nuage de Oort mais de la ceinture de Kuiper.

L’hypothèse que l’eau de la Terre proviendrait des comètes avait déjà été formulée par William Whiston dans sa Nouvelle Théorie de la Terre en 1696.

Source : Wikipédia.

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