Structure des comètes

Structure des comètes
1. Le noyau de la comète
Le cœur d'une comète est un corps solide, dont le diamètre se mesure en dizaines
de kilomètres, c'est le noyau. Ce noyau est très froid, car l'orbite habituelle de la
comète est telle qu'elle passe beaucoup de temps loin du Soleil. Sa matière est
donc gelée et on la compare souvent à une "boule de neige sale" : le noyau de
forme irrégulière est un mélange de glace (dioxyde et monoxyde de carbone,
ammoniaque et un peu d'eau congelés), de roches et de grains de poussière
(silicates).
Quand ce noyau gelé pénètre les régions intérieures du
système solaire, le rayonnement solaire croissant le
réchauffe, faisant fondre la glace en surface. Ceci
semble se produire principalement à quelques endroits
isolés de la surface. Ce phénomène peut être vu sur la
seule vue rapprochée d'un noyau cométaire jamais
obtenue grâce au survol de la comète de Halley par la
sonde Giotto de l'Agence Spatiale Européenne. Cette
image (Dr H.U. Keller, MPAE, Halley Multicolor
Camera/ESA Giotto) montre clairement quelques jets de gaz lumineux émanant
d'un noyau en forme de pomme de terre.
L'existence de tels jets avait déjà été présentie. En effet, comme le noyau tourne,
les jets provoquent des variations lumineuses périodiques dans la queue, déjà
exploitée dans le passé pour estimer la période de rotation du noyau. La libération
de gaz s'accompagne de l'éjection des grains de poussière mélangés à la glace.
2. Le gaz
Le gaz échappé crée une sorte d'atmosphère autour du noyau : la chevelure. La
pesanteur du noyau est très faible, de sorte que le mouvement thermique des
atomes de gaz suffit déjà pour les soustraire à l'emprise gravitationelle du noyau. La
densité des atomes neutres de gaz est assez élevée pour produire des collisions
fréquentes près du noyau. Au contraire, le gaz devient plus ténu en s'éloignant du
noyau, de sorte que, les collisions étant plus rares, chaque atome se déplace le long
de sa propre trajectoire, sans interférer avec les autres atomes.
Cependant, au même moment, ce gaz neutre est ionisé par le rayonnement UV
solaire, comme dans l'ionosphère terrestre.
Dans leur mouvement vers l'extérieur, ces particules ionisées entrent en
contact avec le plasma du vent solaire, à hauteur de la cometopause, interface
entre le vent solaire et le matériel cométaire. Le mouvement du gaz cométaire
ionisé est alors déterminé par le champ magnétique interplanétaire, et les ions,
électrons cométaires sont graduellement "entraînés" par l'écoulement rapide du
vent solaire, dans la direction opposée au Soleil, (rappelez-vous que le plasma
est si ténu qu'il n'y a aucune collision entre les particules du vent solaire et les
particules cométaires, de sorte que, le vent solaire ne force pas le plasma
cométaire à le suivre par frottement; les deux sortes de particules interagissent
seulement par le biais du champ magnétique).
Ce processus conduit à la formation de la queue de plasma de la comète,
dirigée radialement vers l'extérieur le long de la ligne Soleil-comète. En fait,
c'est l'existence de telles queues qui a permis à Bierman de déduire l'existence
du vent solaire. La structure de la queue de plasma est clairement déterminée
par le champ magnétique interplanétaire. Une manifestation du rôle du champ
magnétique interplanétaire sont des "événements de déconnexion" : quand la
comète traverse le feuillet héliosphérique (c'est-à-dire, en quelque sorte, la
surface équatoriale magnétique du vent solaire; d'un côté le champ magnétique
interplanétaire est dirigé vers le Soleil, de l'autre côté dans sa direction
opposée), donc une zone où le champ magnétique interplanétaire s'inverse, la
queue de plasma se déconnecte entièrement de la tête et l'ensemble se
reconstitue par la suite avec la nouvelle polarité.
Un exemple est montré dans la figure ci-contre, où l'ancienne queue de
plasma est détachée de la chevelure (elle commence au milieu de l'image; il n'y
a aucune queue de plasma entre la chevelure et ce point); les structures en
rayons (lignes droites) immédiatement derrière la chevelure sont typiques de la
première phase de formation d'une nouvelle queue.
La comète Hyakutake (B2 1996), photographiée par Herman Mikuz, observatoire de
Crni Vrh, site de Slovenia/JPL Hyakutake, des couleurs fausses ont été employées
pour mettre en valeur les structures dans la queue.
3. Les poussières
De rechte blauwachtige en zeer gestructureerde plasmastaart en de gebogen
diffuse witachtige stofstaart zijn duidelijk zichtbaar op de bijgevoegde foto van de
komeet van Hale-Bopp (met toestemming van het National Astronomical
Observatory of Japan).
La poussière libérée du noyau se déplace généralement à une vitesse
relativement faible par rapport au noyau.
Elle suivra donc plus ou moins l'orbite du noyau cométaire, c.-à-d., une
trajectoire elliptique ou parabolique incurvée. Les poussières sont souvent de
petites tailles, le diamètre habituel d'un grain de poussière étant de 0,001
millimètre. En raison de leur grand rapport surface/masse, ces grains sont très
sensibles à la pression de radiations solaire, c.-à-d., la pression exercée par la
lumière du Soleil sur ces particules.
Les grains de poussière seront donc poussés derrière la comète formant une
queue diffuse de poussière, suivant plus ou moins le trajet de l'orbite incurvée.
Le degré de déviation de la poussière par rapport à l'orbite de la comète dépend
de la taille des grains de poussière.
Cette queue de poussière a un aspect blanc jaunâtre, car les particules de
poussière reflètent simplement la lumière du Soleil incidente. Sur la photo de la
comète Hale Bopp (Observatoire National d'Astronomie du Japon), on distingue
clairement la queue de plasma très structurée de couleur bleuâtre et la queue
incurvée et diffuse de poussière de couleur blanche
Auteur: J. De Keyser