Lorsque les comètes s’approchent du Soleil, elles libèrent du gaz et de la poussière connus des astronomes sous le nom d’activité cométaire. Pour les comètes passant à proximité ou à l’intérieur de l’orbite terrestre, cette activité ralentit sur des orbites successives. L’astronome de l’Université de l’Oklahoma, Nathan Kaib, a découvert que ce même phénomène d’évanouissement des comètes se produit lorsque les comètes effectuent des passages répétés dans la région la plus éloignée au-delà de Saturne.
Kaib, professeur agrégé au département de physique et d’astronomie Homer L. Dodge du Dodge Family College of Arts and Sciences de l’OU, est l’auteur principal de l’article « Comet Fading Begins Before Saturn », publié dans Avancées scientifiques.
« Les comètes à longue période, celles qui mettent au moins des centaines d’années pour faire le tour du Soleil une fois, passent la majeure partie de leur vie des milliers de fois plus loin du Soleil que la Terre », a déclaré Kaib. « Cependant, elles développent parfois des orbites très elliptiques et, à leur tour, font des incursions régulières vers le Soleil et ses planètes voisines. À mesure que ces comètes s’approchent du Soleil, sa chaleur intense transforme leurs surfaces glacées en gaz.
Cette activité cométaire est ce qui donne aux comètes leur apparence frappante dans le ciel et les rend relativement faciles à trouver pour les astronomes. Alors que le réchauffement extrême du Soleil épuise régulièrement leur réserve de glace de surface, l’activité des comètes passant près de la Terre diminue ou s’estompe avec le temps. »
Dans cette étude, Kaib a découvert que ce phénomène d’évanouissement se produit également parmi les comètes traversant le système solaire externe près ou au-delà de l’orbite de Saturne. Ce qui rend ses découvertes surprenantes, c’est que ces comètes subissent un réchauffement beaucoup plus faible du Soleil par rapport à celles plus proches de la Terre. En fait, contrairement aux comètes plus proches, le réchauffement du Soleil est si faible que la glace à base d’eau ne peut pas s’évaporer sur ces comètes.
En exécutant des simulations informatiques de comètes voyageant près des planètes géantes du système solaire externe, Kaib a montré que la gravité des planètes géantes rétrécit rapidement les orbites des comètes éloignées afin qu’elles fassent de plus petites excursions loin du Soleil entre les passages à travers le système solaire externe.
« Nous devrions donc nous attendre à ce que le système solaire externe ait beaucoup plus de comètes sur ces orbites réduites par rapport à celles sur des orbites plus grandes », a-t-il déclaré. « Au lieu de cela, les astronomes voient le contraire ; les comètes distantes avec des orbites réduites sont presque entièrement absentes des observations des astronomes, et les comètes avec des orbites plus grandes dominent notre recensement du système solaire externe. La décoloration rapide des comètes qui se produit pendant cette réduction d’orbite explique ce paradoxe, car cela rendra effectivement les comètes plus anciennes invisibles aux recherches des astronomes. »
Étant donné que les comètes lointaines sont difficiles à étudier en raison de leur éloignement, la compréhension des astronomes des comètes est principalement basée sur l’étude de celles qui se trouvent sur des orbites proches de la Terre. La découverte de Kaib suggère que les passages à travers le système solaire externe peuvent modifier les propriétés physiques de nombreuses comètes proches de la Terre avant qu’elles ne soient découvertes.
« L’évanouissement parmi les comètes lointaines a été découvert en combinant les résultats de simulations informatiques de la production de comètes avec le catalogue actuel des comètes lointaines connues », a déclaré Kaib. « Ces comètes lointaines sont faibles et extrêmement difficiles à détecter, et les campagnes d’observation des comètes se sont donné beaucoup de mal pour construire ce catalogue au cours des 20 dernières années. Sans cela, ce travail actuel n’aurait pas été possible. »
Kaib s’attend à ce que le Legacy Survey of Space and Time, une mission de 10 ans visant à étudier le ciel austral à l’observatoire Vera C. Rubin au Chili, augmente rapidement les découvertes de comètes.
« La décoloration des comètes caractérisée dans mon travail sera essentielle pour bien comprendre et interpréter ce déluge imminent de comètes nouvellement découvertes », a-t-il déclaré.
Les simulations informatiques pour ce travail ont été réalisées au Centre de supercalcul de l’OU pour l’éducation et la recherche. Kaib est actuellement en congé sabbatique à la Case Western Reserve University de Cleveland, Ohio.
Nathan A. Kaib, la décoloration de la comète commence au-delà de Saturne, Avancées scientifiques (2022). DOI : 10.1126/sciadv.abm9130. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm9130