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Les comètes sont des
petits corps qui circulent autour du Soleil sur des orbites très
allongées, qui leur font parcourir un long trajet entre les régions périphériques du Système solaire et ses régions internes où elles
deviennent visibles. Certaines, à l'instar de la comète
de Halley , dont les retours sont espacés de 76 ou 77 ans environ,
reviennent à intervalles plus ou moins réguliers, ce sont les comètes
périodiques. elles circulent dans le même sens que les planètes, dans le sens direct.
On
distingue parmi les comètes périodiques plusieurs familles, en fonction de leur
période (intervalle entre chaque passage). Celles dont la période est inférieure
à vingt ans s'avèrent suivre des orbites peu inclinées par rapport au plan de
l'écliptique. Et leur course est fortement influencée par Jupiter, on les désigne sous le nom de comètes joviennes.
Celles dont la période est comprise entre 20 et 200 ans ont des orbites qui
peuvent être plus inclinées et qui les conduisent au delà de l'orbite de Neptune. On les range dans la famille de
Halley.
D'autres
n'ont été observées qu'une fois. Peut-être parce qu'elles ne sont pas
périodiques du tout à cause des perturbations
qu'elles ont subies sur leur route qui leur interdiraient à jamais de revenir à
proximité du Soleil, peut-être seulement parce que leur période est beaucoup
trop longue pour que ses retours n'aient jamais de chance d'être observés, ni
même calculés. On en parle comme des comètes non-périodiques ou nouvelles
comètes. Contrairement aux comètes périodiques, le plan de leur orbite peut être
quelconque par rapport à celui de l'écliptique, et
la moitié d'entre elles possède un sens de révolution rétrograde.
Il y a
donc des comètes qui visitent périodiquement les
cieux, et d'autres, qui ne font que les traverser sous tous les angles
possibles, une seule fois et à jamais, sans qu'on sache ce qu'elles deviennent.
Mais les comètes quel que soit leur destin semblent bien s'inviter à partager
celui des humains, d'une manière ou d'une autre - variable selon les époques.
Tout au long de l'histoire, les connaissances et les fantasmes qui leurs sont
attachés n'ont cessé ainsi de s'entremêler. D'abord considérées comme de simples
exhalaisons de l'atmosphères terrestres, elles ont fini par être admise au rang
d'astres comme les autres. Ou presque. Elles obéissaient sans doute à
l'attraction universelle. Mais quelle était donc leur taille réelle, leur masse,
leur composition chimique? Au fil des époques, chaque question a obtenu sa
réponse, mais n'est jamais parvenu à dissiper complètement les angoisses que le
passage impromptu de ces astres vagabonds suscite. Parfois même, à parcourir
leur histoire, il semble que mieux on connaît les comètes, et plus on se trouve
des raisons de les redouter...  .
Les
comètes sont composées d'un noyau solide, principalement constitué de glace et
de poussières agglomérées, et dont les dimensions sont en général de l'ordre de
quelques kilomètres seulement. Lorsqu'elles approchent du Soleil, celui-ci
échauffe leur surface. La glace se désagrège alors progressivement et libère -
parfois sous la forme de jets qui peuvent se révéler très spectaculaires -
quantité de particules de glace vite transformées en gaz,
ainsi que des poussières (ce sont ces mêmes poussières, qui lorsqu'elles entre
dans l'atmosphère terrestre où elles se consument, donnent naissance aux étoiles filantes).
Sous l'effet du rayonnement solaire, la matière éjectée, donne ensuite
naissance, autour du noyau, aux divers phénomènes caractéristiques des comètes,
à savoir la formation d'une chevelure ou coma en forme d'auréole, et aussi le
plus souvent d'une longue traînée lumineuse, généralement composite, qui
correspond à la queue. L'astronomie spatiale a également mis en évidence dès
1969 une dernière composante des comètes : une enveloppe d'hydrogène
neutre.
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La comète
C/2002 V1, le 29 janvier 2003. Source : European Space
Agency
Copyright: 2003, B. Dintinjana et J.
Skvarc.
On notera que l'activité cométaire est définie par
la seule présence de la coma. Les comètes peu actives peuvent n'avoir aucune
queue. C'est d'ailleurs ce qui est le plus courant. Ainsi, les comètes aisément
visibles à l'oeil nu sont-elles assez rares, alors même que les astronomes
signalent en moyenne deux comètes par mois. Des comètres très brillantes, comme
la comète McNaught, qui est passée au périhélie en janvier 2007, sont
exceptionnelles : des observateurs ont estimé sa magnitude à -5 ou -6 (aucune
n'avait été aussi lumineuse depuis 40 ans).
A mesure que la comète
s'éloigne, elle perd de son éclat, sa queue diminue, puis elle devient invisible
à l'oeil et enfin au télescope. Si la comète est périodique, à son retour elle
peut avoir éprouvé de grands changements d'intensité. Ainsi la comète de Halley, en 1456, qui répandit la terreur
parmi les populations avait une queue de 60° de longueur; en 1682, elle n'avait
plus que 30°; en 1759, la queue fut presque invisible; en 1835, au contraire,
elle atteignit 20°. Mais ce n'est pas d'un passage à l'autre que s'observent les
changements. Pendant les quelques mois de son apparition, la comète de Halley,
encore, a éprouvé des changements de forme et d'éclat très remarquables non
seulement dans la queue, mais dans la chevelure.
Moreri , en 1674, distinguait trois sortes de comètes : la comète barbue
ou orientale au soleil; sa queue paraît marcher devant elle en signe de barbe;
la comète à longue queue ou occidentale par rapport au Soleil; enfin la comète à
la rose ou comète chevelue, qui est opposée au Soleil. Ces distinctions n'ont
plus aujourd'hui de signification.
Il y a trois causes principales aux
changements de forme constatés dans les comètes, ainsi qu'à la grande variété de
leurs apparences :
a) La première est
simplement due à leur position par rapport à la Terre et
au Soleil, et c'est à elle que l'on doit par exemple
l'apparition pour une poignée de comètes d'une antiqueue, et surtout, selon la
proximité au Soleil, le démarrage, puis l'arrêt de l'activité
cométaire.
b) La seconde est due à l'activité du Soleil lui-même, qui se traduit par
une émission plus ou moins puissante de vent
solaire, dont les interactions avec les particules qui environnent les comètes joue un rôle
important.
c) La dernière concerne des
changements réels survenant dans le noyau cométaire. D'un passage à l'autre, les
comètes perdent de leurs éléments volatils, et peu à peu les épuisent. Le
résultat en est la cessation de l'activité cométaire, comme cela est arrivé à la
comète Arend-Rigaux, pour laquelle on n'a plus affaire pratiquement qu'à un
noyau cométaire nu. Certains petits corps ordinairement classés parmi les astéroïdes, à l'exemple du circastéroïde Phaeton, sont en fait très
probablement d'anciennes comètes.
Les comètes ne sont pas seulement
menacées à terme de cessation d'activité. Leur noyau peu également être purement
et simplement détruit. On a a vu ainsi plus d'une se briser en plusieurs
morceaux, et même s'écraser sur une planète ou sur le Soleil...
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Coeurs
brisés
La chaleur subie
par les noyaux cométaires lorsqu'ils se rapprochent du Soleil est quelquefois
énorme. Et les astronomes qui ont assisté, au XIXe siècle, à la fracturation de
la comète de Biela ont vu dans l'échauffement le
principal facteur de sa destruction, soupçonnant que la situation pouvait être
souvent encore plus extrême. Ainsi la comète de 1843 est passée à une distance
de la surface du Soleil égale au 1/10 de son rayon seulement, et la comète de
1668 passa encore plus près. Depuis 1995, une autre comète au coeur brisé attire
l'attention : il s'agit de la comète Schwassmann-Wachmann 3, d'abord divisée en
trois fragments, et dont on a pu observer à l'occasion du passage l'un d'eux au
plus près de la Terre, en mai 2006, que la fragmentation se poursuivait dinnant
naissance à plusieurs douzaines de petites comètes.
Si effectivement
l'échauffement et la perte de matière consécutive subis par le noyau d'une
contribue à le fragiliser, ils ne sont pas les seuls en cause. Le noyau peut se
briser sous le seul effet de ses tensions internes. Et surtout il peut être aidé
considérablement par les effets de marée.
Lorsqu'une
comète s'approche d'un corps très massif, la conjugaison de l'attraction gravitationnelle qui s'exerce sur lui et de
la force centrifuge peut très efficacement le détruire. C'est ce qui s'est passé
par exemple avec la comète Shoemaker-Levy 9, d'abord
brisée en plusieurs morceaux, puis engloutie par Jupiter en
1994.
On connaît
également une famille de comètes, appelée le groupe de
Kreutz, qui s'approchent tellement près du Soleil qu'elles finissent par s'y
abîmer. Le satellite d'observation du Soleil Soho a détecté ces dernières années
un grand nombre de ces événements. Kreutz, qui leur a donné son nom, avait
expliqué dès le XIXe siècle, qu'elles étaient toutes issues d'un même corps,
brisé il y a longtemps par l'effet de marée solaire.
La fragmentation de la
comète West, en mars 1976.
Source : New Mexico State
University.
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Le plan d'une
comète.
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Rouages |
Le
noyau - Les astronomes se font actuellement du noyau des comètes une idée
qui reste proche du modèle élaboré en 1950 par Fred Whipple, et que
l'on résume souvent en décrivant ces objets comme des boules de neige sale. Une
expression qui fait la part belle à la composante glacée (formée principalement
d'eau, d'ammoniac, de méthane, de dioxyde et de monoxyde de carbone), et
minimise l'importance de la composante rocheuse (fragile squelette de
poussières, essentiellement composées de silicates).
Ce qui
commande l'activité cométaire dépend ainsi largement de l'importance et de la
nature des glaces présentes. La glace d'eau se sublime à une température
relativement élevée et exige que la comète soit suffisamment rapprochée du
Soleil pour que la coma et éventuellement la queue se manifestent. Mais les
calculs montre que nombre de comètes deviennent actives à des distances bien
supérieures - parfois déjà au-delà de l'orbite de Jupiter. Cela la signifie que
des matériaux encore plus volatils que l'eau sont présent. Ce constat est à la
base de l'hypothèse faite par Whipple de la présence d'ammoniac, de méthane,
etc.
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 Le
noyau de la comète Tempel 1,
photographié en 2005 par
la sonde Deep Impact.
Crédit : Univ. Maryland,
JPL-Caltech, NASA
Ces dernières années des indices sont
apparus (par exemple avec la comète de Encke) selon
lesquels, le modèle de la boule de neige sale doit être amendé sur divers
points. En particulier, il serait peut-être nécessaire de décrire aussi les
noyaux cométaires plutôt comme des boules de boue. Autrement dit, comme des
objets où la partie silicatée aurait une importance plus grande. Ainsi les
noyaux cométaires seraient assez proches des petits astéroïdes, et ne
différeraient d'eux que par une proportion plus grande des éléments volatils à
l'origine de l'activité cométaire proprement dite.
N. B. -
Certains textes un peu anciens utilisent, à propos des comètes, le terme de
noyau dans un sens différent du sens actuel : ce noyau-là correspond en fait à
ce que les astronomes appellent aujourd'hui la condensation centrale.
C'est seulement la partie la plus brillante de la
coma.
La coma*, approximativement sphérique, forme avec le noyau
la tête de la comète. D'une brillance très variable d'une comète à l'autre, elle
peut avoir diamètre dépassant les cent mille kilomètres et la rendre alors très
lumineuse. Cette nébulosité, qui est quelque sorte l'atmosphère de la comète est composée du matériau
expulsé par le noyau et est donc principalement composée de poussières et de
vapeur d'eau. Mais ce matériau est aussi le siège de diverses
transformations.
L'interaction du matériau expulsé avec le vent solaire n'est pas
négligeable. L'observation de la comète
Hyakutake, par exemple, a révélé qu'elle était probablement à l'origine du
rayonnement X (rayonnement électromagnétique de haute énergie) que l'on a
constaté dans la coma.
L'existence de tels phénomènes, ajoutée
à l'action du rayonnement solaire de plus basse énergie, qui font que les
molécules directement issues du noyau, ou molécules-mères, sont presque
immédiatement détruites pour donner naissance à divers composés. Ceux-ci sont
beaucoup plus faciles à observer que les molécules mères, et pendant longtemps,
ils introduit beaucoup d'ambiguïtés et d'incertitudes sur la nature exacte de
celles-ci. La situation a maintenant changé, notamment grâce à l'étude in-situ
des comètes, démarrée en 1986 avec la rencontre de sondes avec la comète de
Halley, puis grâce aux études des comètes à l'aide du télescope spatial
infrarouge ISO.
La queue des comètes correspond
au matériau libéré par le noyau cométaire qui est soufflé par la pression de
radiation de la lumière solaire dans la direction opposée au Soleil. On
reconnaît dans les queues cométaires deux composantes principales (comme la
récente comète Hale-Bopp en a fourni un exemple
particulièrement spectaculaire), et plus rarement une troisième :
Type
I - La première, dite de type I, est la queue de plasma, ou queue ionique. Elle est rectiligne et sa
couleur est est bleutée. Sa lumière provient de la fluorescence des molécules
gazeuses (et plus spécialement de l'ion CO+) excitées par le rayonnement
solaire. Existence et son importance sont directement fonction de l'activité
solaire, et peu caractéristiques de la nature de la comète
elle-même.
Type II -
La seconde queue, qui est généralement plus brillante est la queue de type II,
ou queue de poussières. Elle est blanche et incurvée. Son éclat vient
essentiellement, comme pour la coma, de la diffusion de la lumière solaire par
les particules de poussière qui la composent. La courbure résulte de la
composition de deux déplacements des grains de poussière : le premier est
l'effet de la pression exercée par le rayonnement
solaire, et qui pousse les poussières à l'opposé du Soleil, l'autre est un effet
de traînée : il correspond au déplacement des poussières selon le sens de
l'orbite de la comète.
Anti-queue - Quelques comètes, comme cela a été par exemple le
cas de Arend-Roland en 1957, et Kohoutek en 1973, présentent également une
structure analogue à une queue, visible sous certaines conditions dans la
direction du Soleil, et appelée l'anti-queue. On la suppose composée de
particules assez grosses (jusqu'à 5 cm) semées par la comète sur sa
trajectoire.
Les queues ont quelquefois une très
grande longueur. Celle de la comète de 1680, par exemple, occupait dans le ciel
un arc de 90°, et sa longueur était de 150 millions de kilomètres, c'est-à-dire
la distance de la Terre au Soleil. La comète de 1593 était encore plus longue.
C'est ordinairement après le passage au périhélie, lorsque la chaleur solaire
est dans toute son intensité, que la queue atteint sa plus grande dimension.
Puisqu'elle elle est toujours opposée à la direction du Soleil, elle précède
donc la comète, tandis qu'elle la suivait avant le passage au
périhélie.
Principales structures
d'une comète. |
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Comètes sur le retour.
Lorsqu'une comète a accompli sa
révolution elliptique autour du Soleil et qu'elle revient au périhélie, son apparence physique a généralement
changé; ce n'est donc pas à son aspect qu'on la reconnaîtra, mais bien à ses
éléments qui diffèrent peu de ceux qu'on a déterminés à sa précédente
apparition. C'est ainsi que Halley, ayant calculé, d'après les méthodes de
Newton, les orbites d'un grand nombre de comètes, fut frappé de la
ressemblance des éléments de la belle comète de 1682 avec ceux des comètes
observées en 1607 et 1531. L'intervalle de ces apparitions successives étant
d'environ 76 ans, il annonça le retour de la même comète pour la fin de 1758 ou
le commencement de 1759. Elle est, en effet, revenue au périhélie le 12 mars
1759, et encore une fois depuis, le 15 novembre 1835.
La
durée de la révolution étant connue par l'intervalle de deux passages
consécutifs au périhélie, on en conclut le grand axe au moyen de la troisième loi de Képler, en la comparant au grand
axe de l'orbite terrestre et à la durée de l'année; les lois de Képler se
vérifient en effet chez les comètes comme chez les planètes. Pour la comète de
Halley, ce demi-grand axe est 18 UA environ, et comme
sa distance périhélie est à peu près 1/2, la distance aphélie est 35,5 UA, ce
qui dépasse peu le rayon de l'orbite de Neptune.
La situation n'est cependant pas aussi
simple que ce succès pourrait le laisser penser. En traversant le Système
solaire, une comète peut s'approcher assez d'une planète pour que l'attraction
de ce corps influe sensiblement sur sa marche et l'écarte de l'ellipse qu'elle
décrit autour du Soleil. Ainsi la comète de Halley, encore, est troublée dans
son mouvement par Jupiter et Saturne; et lorsque Clairaut fixa le retour de cette comète
pour le milieu d'avril 1759, il dût aussi calculer l'action des grosses planètes
sur les éléments de l'orbe
elliptique.
Les astronomes doivent par
ailleurs prendre en considération ce qu'ils appellent les perturbations non-gravitationnelles. Celles-ci
proviennent de ce que lorsque le noyau cométaire, soumis à l'échauffement du
Soleil, expulse dans la direction de l'échauffement de la matière sous forme de
jets. Ceux-ci, selon le principe de l'action et de la réaction, agissent comme
un petit moteur de fusée, capable de dérouter la comète de manière
notable.
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Destin de comète.
L'excentricité de l'orbite
des comètes, c'est-à-dire l'allongement de leur trajectoire qui les conduit à
circuler entre les régions périphériques et les
régions centrales du Système solaire est la clé de leur devenir. Elle est aussi
le facteur, à terme, de leur disparition. En attendant, il en arrive toujours
dans les régions proche du Soleil. Et c'est parce qu'il en existe d'immenses
réservoirs dans les régions les plus lointaines et froides du Système
solaire.
Toutes les comètes connues proviennent de grandes
concentrations situés à la périphérie du Système solaire. Dans les années 1950,
les astronomes ont déduit des différences orbitales entre les comètes à courte
et à longue période que les première proviennent d'un réservoir en forme de
disque ou de tore, situé au delà de l'orbite de Neptune et centré sur le plan de
l'écliptique, la ceinture de Edgeworth-Kuiper, et que les secondes sont
originaires d'une source beaucoup plus lointaine et à symétrie sphérique, le
Nuage de Oort.
Les comètes passent ainsi le plus clair de leur
existence, sous la forme d'un simple noyau glacé, dans des régions où les
conditions physiques permettent de les conserver intactes depuis le temps de
leur formation, à la naissance du Système solaire. Cela en fait, pour les
astronomes, des témoins privilégiés de cette époque révolue, et explique
l'attention qu'ils leur portent.
Reste que les noyaux cométaires s'échappent
régulièrement de ces "réserves naturelles" que constituent la ceinture de
Edgeworth-Kuiper et le Nuage de Oort, à cause des perturbations
gravitationnelles, d'origines diverses, auxquelles elles sont soumises. Sous
l'effet, en particulier, de la perturbation gravitationnelle de Jupiter ou d'une
autre planète géante, tel ou tel de ces objets quitte sa lointaine orbite et
plonge vers l'intérieur du Système solaire où le démarrage de l'activité
cométaire le rendra observable.
Certaines comètes pourraient
aussi être expulsées définitivement du Système solaire, et finir par former une
population chaque jour un peu plus riche de comètes interstellaires. A
l'inverse, il est imaginable que des comètes expulsées d'autres systèmes
planétaires aient traversé l'espace jusqu'à nous et finissent par visiter les
régions internes du Système solaire. Les lois de la mécanique céleste permette
de dire que de telles comètes extrasolaires auraient une trajectoire
hyperbolique, plutôt qu'elliptique. Et c'est à cela que l'on espère les
reconnaître. Pour l'instant, aucune n'a été identifiée.
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