Tout d'abord, une comète n'est pas une étoile filante, un astéroïde ou même une météorite. Nombreux sont les gens rapides à confondre ces trois types d'objets. Une comète est une étoile située au-delà de la Lune. Elle se déplace donc lentement par rapport aux étoiles. Elle se couche et se lève tout comme le font le Soleil, la Lune et les planètes. On peut l'observer pendant plusieurs semaines, voire plusieurs mois. Sans entrer dans les détails, c'est une boule de glace et de poussière, de moins de 10 km de diamètre en moyenne.
La plupart des comètes voyagent autour du Soleil sur une orbite elliptique qui les mène aux confins du système solaire. En raison de son faible diamètre elle est invisible pendant des dizaines, des centaines voire même des milliers d'années.
Lorsqu'une comète se rapproche d'un Soleil, elle se réchauffe petit à petit, et commence alors a se sublimer. Des jets de gaz et de poussière sont alors relâchés dans l'espace par la comète.
Une comète est ainsi composée de plusieurs structures et éléments:
- Le noyau : la partie centrale et fondamentale de la comète. Solide, faisant entre quelques kilomètres et quelques dizaine de km de diamètre, elle possède une densité est plutôt faible. Le noyau est particulièrement très sombre ( plus sombre que le charbon ). Il réfléchit seulement environ 4 % de la lumière qu'il reçoit et laisse s'évader par quelques fissures, des panaches brillants de poussières et de gaz qui vont former la chevelure mais aussi la queue de la comète.
- La chevelure ou coma : est un type thermosphère plutôt dense, qui entoure le noyau. La chevelure est la partie la plus brillante de la comète. Son diamètre variant entre 10 000 à 100 000 kilomètres, elle est composé d'un mélange de poussières et de molécules de gaz éjectées du noyau. Ce mélange est essentiellement constitué de molécules d'eau, de monoxyde de carbone (CO) et de dioxyde de carbone (CO2).
- Le nuage d'hydrogène : énorme (des millions de kilomètres de diamètre) mais très peu dense enveloppe d'hydrogène neutre. Elle est invisible a l'oeil nu (il a été découvert pour la première fois en 1970 ).
- La queue de poussières : La partie la plus visible a l'oeil nu. Elle peut atteindre les 10 millions de kilomètres de long, elle est souvent courbée, et elle est composée de très petites particules de poussières elle aussi. Particules qui sont aussi fines que de la fumée. Ces poussières sont, comme la poussière interstellaire, essentiellement composées de silicates (notamment de l'olivine cristalline riche en magnésium (Mg,Fe)2SiO4). Par conséquent, grâce à la pression de radiation solaire qui repousse ces particules à l'opposé du Soleil, les queues de poussières sont visibles puisqu'elles sont éclairées par le Soleil.
- La queue d'ions
Elle est composée de gaz ionisés par la lumière ultraviolette du Soleil. Contrairement à la queue de poussières, elle est plus rectiligne et généralement plus longue. De couleur bleuâtre, elle est aussi habituellement moins brillante.
La queue d'ions brille par fluorescence : les ions CO+, après avoir absorbé la lumière du Soleil, ré-émettent une lumière bleue à la longueur d'onde de 427 nanomètres (le monoxyde de carbone CO est, après l'eau, l'élément le plus abondant dans les comètes). Le vent solaire repousse cette queue à l'opposé du Soleil; sa forme complexe est due à l'interaction du champ magnétique induit par ce vent solaire.
- La queue de sodium neutre : un troisième type de queue qui a été découverte en avril 1997 dans la comète Hale-Bopp
Le noyau ne se sublime pas uniformément. En effet il se produit souvent plusieurs jets puissants par lesquelles sa matière est éjectée. Les observations de ces jets nous permettent de mesure la période de rotation du noyau des comètes.
Lorsqu'une comète passe près du Soleil, sa queue pointe a l'opposé du soleil. Cela est dû aux vents solaires.
A chaque fois qu'une comète passe près du Soleil, celle-ci perd de sa matière. Les scientifiques estiment que le noyau de la comète de Halley perdait deux mètres d'épaisseur à chaque passage.
Suite à environ 500 passages auprès du Soleil, une comète perd toute sa glace et termine sa vie en un bloc similaire a une roche, indiscernable d'un astéroïde.
Les scientifiques découvrent en moyenne une douzaine de nouvelles comètes chaque année. Nombreuses sont les comètes visible en même temps, mais la plupart sont si petites qu'elles ne peuvent être vues qu'à l'aide de très grands télescopes.
Les comètes spectaculaires sont rares : en moyenne une tous les 20 ans. En 1996, l'inventaire de toutes les comètes connues, effectué par l'Union Astronomique Internationale, mentionnait 1470 apparitions de 883 comètes différentes.
Les analyses spectrales d'une comète
Les analyses spectrales, c'est a dire les longueurs d'onde allant de la gamme du dixième de micromètre à celle du centimètre, nous ont permis d'élaborer une liste de composés gazeux dans la chevelure et la queue des comètes. Tout d'abord l'eau constitue 60 à 80 % de la matière volatile de la plupart des comètes. Mais d'autres glaces fréquentes se subliment: ce sont celles du monoxyde de carbone (CO), du dioxyde de carbone (CO2), du méthane (CH4), de l'ammoniac (NH3) et du formaldéhyde (H2CO).
En 1997, une comète très brillante (Hale Bopp) a permis les analyses les plus poussées depuis la Terre. Voici la liste des molécules qui ont été détectées dans cette comète, certaines pour la première fois, comme le dioxyde de soufre (SO2), l'acide formique (HCOOH) ou l'acide cyanhydrique deutéré (DCN)
➢ H2O, OH, H2O+, H3O+,
➢ CO, CO2, CO+, HCO+,
➢ H2S, SO, SO2, H2CS, OCS, CS,
➢ CH3OH, H2CO, HCOOH, CH3OCHO,
➢ HCN, CH3CN, HNC, HC3N, HNCO, CN, NH3, NH2, NH2CHO, NH,
➢ CH4, C2H2, C2H6, CH+, C3, C2,
➢ He, Na, K, O+,
➢ Mg2SiO4
➢ HDO, DCN, H13CN, HC15N, C34S (variétés isotopiques suivantes)
Spectre d'émission de la comète de Halley dans la gamme 2,4 à 5µ indiquant quelques éléments.
La spectroscopie infrarouge a apporté dans un premier temps de nouvelles information sur la composition d'une comète. Puis dans un second temps leurs premières caractéristiques minéralogiques. En 1970, une bande d'une logeur d'onde de 10 µm, particularité des silicates, fut décelée après l'analyse du spectre d’émission de la comète Bennett de 1969. Cette bande à 10 µm est due au mode d’élongation de la liaison Si-O. Ainsi la présence de silicates a été décelée dans plusieurs comètes, cependant l'intensité et la forme de la bande varient d'une comète à l'autre.
La première observation qui a présenté une structure dans la bande 10 µm est l'étude de la comète de Halley en 1987.Le pic à 11.2 µm, a été interprété comme une preuve de fostérite ( Mg2 SiO4 ) chez de nombreuses comètes après de longs tests. L'observation d'autres structures de silicates des comètes présentant la bande à 10 µm a pu être effectuée grâce à la réalisation de spectres IR à haute résolution.
De surcroît, l'observation de variation de pente vers 9.2 µm et 9.3 µm a été considéré comme caractéristiques du pyroxène ( XY(SiO3)2 ) et de silicates amorphes de composition pyroxènique.
A travers des centaines d'expériences, les spectres des comètes ont pu être imités, particulièrement la bande de 10 µm grâce à un mélange de matières principalement composées de silicates amorphes, de l’olivine en tant que composant secondaire et peu de pyroxène. L'utilisation du télescope spatial ISO a permis l'observation de la comète d'Hale-Bopp. Cela a mené à des progrès considérables quant à la minéralogie de la poussière des comètes.
Les spectres infrarouges présentent cinq pics correspondant à de la forstérite et des pics moins intenses à des pyroxènes (enstatite). Même si toutes les interprétations des spectres de Hale-Bopp amènent vers des olivines et de pyroxènes sous forme amorphe et cristalline, relativement la fraction en masse de silicates cristallins se diversifie très fortement d’une étude à l’autre.
Si toutes les interprétations des spectres de Hale-Bopp convergent vers une présence d’olivines et de pyroxènes sous forme amorphe et cristalline, la fraction en masse de silicates cristallins varie très fortement d’une étude à l’autre.
Minéralogie des comètes
Voici un tableau récapitulatif des molécules et leur technique d'observation:
Comment réaliser une comète
Caractéristiques et analyse d'une comète
Nous avons réalisé une vidéo qui va vous permettre de réaliser une comète artificielle chez vous. Le matériel et les indications de la réalisation techniques seront indiquées dans celle-ci...