Rubrique cométaire

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Les Comètes

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Tapisserie de Bayeux confectionnée entre 1066 et 1082 (cette extrait représente la comète Halley présage de l’invasion de l’Angleterre)

1) Historique

2) Les premières observations

3) Description des comètes

4) Le nom des comètes  

5) Les comètes du moment

Historique

Le mot comète vient du grec « Kometes » et du latin « Cometa » qui signifie « Astre Chevelu ». Il y a bien longtemps, certains les avaient appelées « Etoiles Barbues » ou « Etoiles Flamboyantes ». Les astronomes chinois avaient tendance à les appeler « Etoiles Balais ».

Une comète c’est au premier abord « d’un point de vue terrestre » un astre étrange doté d’une longue chevelure qui apparait subitement dans le ciel et reste visible seulement pendant une courte durée. Cette singularité a souvent provoqué dans l’esprit des hommes de nombreuses croyances relatives à des messages divins ou des signes prémonitoires.

On peut citer quelques exemples historiques relatant ces faits :

– Pline l’Ancien rend la comète de l’an -48 responsable de la guerre entre César et Pompée.

– La disparition des grands de ce monde comme Jean Galéas Visconti, Vespasien était selon certaine associée à l’apparition de comètes. Dans un même contexte les comètes pouvaient représenter l’esprit d’une grande personnalité et ainsi une sorte d’hommage.

On remarque d’après les quelques exemples historiques cités précédemment que les comètes symbolisaient idéologiquement : le mal, les décès, le malheur. Ces idéologies ont été remises en cause par certain grand esprit comme Gassendi qui affirma : « Oui, les comètes sont réellement effrayantes, mais par notre sottise. Nous nous forgeons gratuitement des objets de terreur et de panique, et non contents de nos maux réels, nous en accumulons d’imaginaires ». L’étude scientifique de ces comètes a permis de s’affranchir de ces préjugés comme le souligne Camille Flammarion « Les comètes sont passées du domaine de la légende à celui de la réalité ».

Les premières observations

Elles conduisent à la description du mouvement de ces astres tout d’abord par Regiomontanus et ainsi à leur positionnement dans l’espace (météores atmosphériques provoqués par la Terre ou objets ayant une trajectoire autour du Soleil) par Tycho Brahé. Ce dernier démontra à l’aide de la méthode de la parallaxe appliquée à la comète 1577 que celle-ci ne pouvait pas être provoquée par l’atmosphère terrestre.

Détermination des lois de mouvement de la première comète

En 1705, Edmond Halley, astronome et collaborateur d’Isaac Newton, entreprit le calcul des orbites paraboliques de différentes comètes (aidé des lois de Kepler et des lois de Newton sur la gravitation). Il remarqua que les comètes de 1531, 1607 et 1682 correspondaient en fait à une seule et même comète qui revenait périodiquement. Il en déduisit une période de 76 ans et les paramètres de son orbite elliptique autour du Soleil puis annonça son retour en 1758. Mais celle-ci ne revint qu’en 1759 compte tenu de l’intensité des perturbations planétaires qui étaient encore mal connue à ce jour. Actuellement le prochain passage de cette comète à proximité de la Terre sera aux alentours du 28 juillet 2061.

Origine des comètes

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Nuage d’Oort

En 1950, Jan Oort comprit que les planètes ainsi que les étoiles passant à proximité du système solaire pouvaient modifier ou provoquer le mouvement des comètes. A partir de l’étude de 19 comètes à longue période, il déduisit l’existence d’un immense réservoir de comètes englobant le système solaire. Ce réservoir appelé plus communément « Nuage d’Oort » s’étend jusqu’à plus d’une année lumière par rapport au Soleil. Le nombre total de comètes est actuellement estimé à environ mille milliards, certaines d’entre elles suite à des perturbations gravitationnelles sont précipitées vers le Soleil avec des éléments orbitaux aléatoires (inclinaison, demi-grand axe, excentricité, passage au périgée…). De plus une partie des comètes du nuage d’Oort va s’évader du système solaire suite aux perturbations stellaires.

Description des comètes

 Le noyau des comètes

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Noyau de la comète Tchouri pris par la sonde européenne Rosetta en 2015 (On remarque que l’Albedo du noyau est très faible).

Une comète est un « caillou » composé d’agrégats de glaces de gaz gelés (clathrates : ammoniac, eau, méthane, dioxyde de carbone) et de poussières (agglomérats de silicates et de grains solides), vestiges directs de la condensation de la nébuleuse primitive qui a donné naissance au système solaire. Ces composants sont répartis de façon homogène dans la comète, on a donc une partie volatile composée de molécules formées d’hydrogène, de carbone, d’azote, d’oxygène et de soufre ; d’une partie réfractaire la poussière. Ces corps célestes ont des diamètres de l’ordre de cent mètres à des dizaines de kilomètres (voire plus) pour une masse de l’ordre de 1012 à 1018 kg. Ce noyau cométaire est animé d’un mouvement de rotation sur lui-même de l’ordre d’une quinzaine d’heures autour d’un axe aléatoire. Il peut arriver que ce noyau se casse lorsque la comète passe au plus prêt du Soleil, ceci peut être du à un dégazage trop important (dépendant de la chaleur latente de sublimation des glaces du noyau) ou des effets de marée importants (attraction différentielle).

Naissance des queues

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Schéma standard d’une comète et spectre visible de la comète Hale-Bopp

Contexte : une comète, contenue dans le nuage d’Oort, perturbé par gravitation se trouve projeté à l’intérieur du système solaire.

A cette distance, la température du vide est de quelques degrés au dessus du zéro absolu, la comète est sombre et ne dégaze pas. Elle ressemble à un astéroïde. La comète poursuit sa trajectoire, elle commence à absorber le rayonnement solaire qui devient de plus en plus intense. Le vent solaire, son rayonnement ainsi que la pression de radiation solaire interagissent avec le noyau cométaire. Les glaces et les clathrates se subliment emportant des grains de poussière et formant une atmosphère de gaz neutre autour du noyau c’est la coma ou chevelure de la comète. La comète continue son parcours perturbé plus ou moins par les planètes (risques de collision précédée de fragmentation du noyau ou de modification de l’orbite de la comète et ainsi de sa période). Les éjections continuent et ainsi la coma s’étend à cause de la vitesse des gaz éjectés de l’ordre du km/s (supérieure à la vitesse de libération). Ces gaz se ionisent et sont piégés dans le vent solaire et forment deux queues à l’aspect changeant (dues à des explosions et à l’activité solaire) : la queue de plasma et la queue de poussières.

c5Image de formation du panache de gaz d’une comète (tirée de Que sais-je et ESA)

La queue de plasma (de type I) : elle se forme à partir de la photo-ionisation et de la dissociation des molécules exposées directement au rayonnement solaire (UV et vent solaire). Cette interaction provoque la formation d’atomes, de radicaux et d’ions. Le vent solaire arrivant à près de 400 km/s rejette cette queue dans la direction antisolaire, il y a un cône de choc formé au niveau de l’interaction de ces gaz avec les particules (protons, électrons, atomes d’hélium) du vent solaire. Cette queue apparaît d’une couleur bleuâtre: ceci est dû principalement aux ions CO+ et H2O+ présents dans celle-ci. De plus une structure filamenteuse peut être mise en évidence, qui est la partie visible du champ magnétique solaire emporté par son flux et qui vient se replier sur la comète, les ions s’écoulant le long de ces lignes de champ.

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La queue de poussière (de type II) : elle se forme à partir des poussières qui ont été entrainées par les gaz du noyau cométaire. Il y a trois grandes familles de grains : la première constitué de matériaux réfractaires, la seconde constituée de molécules légères à base d’hydrogène, de carbone, d’oxygène et d’azote et la dernière constituée de matériaux plus denses comme le calcium, le fer…

La queue de poussière est quant à elle soumise à la pression de radiation solaire et à l’attraction gravitationnelle de celui-ci, lui donnant ainsi cette forme incurvée (angle inférieur à 60° avec la direction Soleil-comète). Cette queue apparaît d’une couleur jaunâtre.

La queue de poussière (de type III ou anti-queue) : c’est aussi une queue de poussière mais avec un angle supérieur à 60° avec la direction Soleil-comète.

c7Comète C-2013US10 Catalina (à la verticale queue plasma et vers le côté droit queue de poussière) Prise le 17/01/2016 Julien LECUYER

La queue de poussières se contente de réfléchir et de diffuser la lumière solaire. Leur spectre est identique à celui de la lumière du Soleil, néanmoins il existe des phénomènes luminescents qui permettent d’observer la queue de plasma.

Pendant tout son trajet à proximité du Soleil, la comète va se munir de ces queues souvent spectaculaires, passer à son périhélie puis continuer son périple sur son orbite. En s’éloignant le noyau va de nouveau « s’éteindre ». Il n’y pas réellement de symètrie au niveau du dégazage produit par la comète périodique lorsque celle-ci va de son apogée à son périgée et quand elle fait le trajet inverse. En effet, pour mettre « en marche » ce phénomène il faut une grande quantité d’énergie. Une fois celui-ci mis en place, il est entretenu et subit une certaine inertie qui prolonge la durée des éjections de matière dans le trajet retour (périgée vers l’apogée).

Trajectoire des comètes

Il existe trois types de trajectoire des comètes par rapport au Soleil : l’ellipse, la parabole et l’hyperbole. Les deux dernières orbites sont des trajectoires d’évasion du système solaire (e=1 et e>1). Pour déterminer ces trajectoires on réalise la mesure de la position de la comète à différentes époques.

c8Trajectoire de la comète Mc Naught autour du Soleil

Etoiles filantes

 Lors de leur passage autour du Soleil, les comètes émettent de nombreuses particules (poussières) appelées des micrométéorites (<1mm), le flux de micrométéorites de la comète est unidirectionnel et toutes les particules suivent la trajectoire empruntée par la comète qui les a déposées. Il arrive quelques fois que l’orbite de la Terre coupe la trajectoire d’une comète et rencontre ainsi ces particules sous forme d’essaim. Celles-ci vont donc pénétrer dans l’atmosphère terrestre et se consumer par frottement sous la forme d’étoiles filantes.

Exemple : les Léonides du 14 au 18 novembre proviennent de la comète Temple-Tuttle (période de 33 ans) et les Perséïdes du 9 au 14 août de la comète Swift-Tuttle. Les comètes fournissent aussi une grande partie des poussières de la lumière zodiacale concentrée au niveau de l’écliptique et s’étendant jusqu’à 45° du Soleil.

Le nom des comètes

L’UAI (Union Astronomique Internationale) a défini les noms des comètes de la manière suivante :

– l’année de sa découverte

– lettre minuscule représentant le classement de la découverte par rapport aux comètes déjà répertoriées cette année (a pour la première, b pour la deuxième…)

– lorsque la date de passage au périgée est calculée celle-ci va remplacer le nom initial de la comète suivi d’un chiffre romain indiquant l’ordre du passage (incrémenté à chaque nouveau passage de la comète)

– chaque comète reçoit aussi le nom de l’observateur ou de l’instrument qui l’a découverte (trois observateurs au plus)

– lorsque ces comètes ont des périodes inférieures à 200 ans, le nom du découvreur est précédé par la lettre P/

– lorsque ces comètes ont des périodes supérieures à 200 ans, le nom du découvreur est précédé par la lettre C/

– lorsque ces comètes ont disparu, le nom du découvreur est précédé par la lettre D/

– les lettres sont précédées d’un chiffre annonçant la chronologie des découvertes

– lorsque qu’un observateur découvre plusieurs comètes, le nom de celle-ci est suivi d’un numéro