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Les
comètes Introduction
(I)
Quelle
émotion devaient éprouver les observateurs de jadis lorsqu’ils
apercevaient dans les lueurs flamboyantes et bleues nuit du crépuscule une
épée un peu floue suspendue dans le ciel... Cet objet ensiforme avait
effectivement de quoi les inquiéter. Pas étonnant qu’ils aient
assimilé ce phénomène à une malédiction. Mais aujourd’hui je ne peux que
m’émerveiller devant cette beauté évanescente et ressentir une forte
excitation en observant une comète traverser ainsi le ciel silencieusement,
signant son passage de vapeurs et de poussières éphémères. Ne manquez pas
d'observer ce spectacle...
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A gauche, la célèbre comète de Bennett
(1969i) traversant le ciel crépusculaire le 4 mai 1970 à 20h T.U. Compositage
de 2 images exposées 10 minutes chacune sur film Fujichrome R-100 réalisé
par Akira Fujii
avec un téléobjectif de 135 mm f/3.5. A droite la comète West (1975 VI) fut
la plus brillante du XXeme siècle et put être observée dans les deux
hémisphères durant toute une année. Photographie prise par Peter Stättmayer
de l'Obervatoire Public de Munich en mars 1976 au téléobjectif. Document Peter
Stättmayer/ESO. |
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A l'image de dame Nature, les comètes sont des entités complexes. Simples et pures vues de loin, elles révèlent
aux regards charmés une structure et une constitution très complexes sujettent aux sautes d'humeur
de leur coeur de pierre et de glace et du vent solaire qui souffle dans leur
chevelure. A l'heure où sont écrites ces lignes bien des questions demeurent sans réponses concernant
leurs origines, la constitution de leur noyau ou la dynamique qui préside à
l'émission de matière. Comme dame Nature, les comètes sont secrètes et ne se
laissent pas facilement apprivoiser. Mais la Science bardée d'instruments
toujours plus indiscrets est bien décidée à dévoiler leurs secrets.
Histoire
abrégée
Déjà relatées
sur les tables cunéiformes des Babyloniens
en l'an 164 avant JC, les comètes font partie de notre décor
naturel depuis plus de 2500 ans. On trouve également leurs traces dans de
vieilles annales chinoises
retrouvées auprès de momies remontant
au IVeme
siècle avant JC, dont les textes décrivent 29 types de comètes (tombe de Li
Cang, Marquis de Dai, Musée Provincial Hunan).
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Dans l'Antiquité, les
comètes n'étaient pas encore considérées comme des astres mais
représentaient, comme beaucoup d'autres manifestations, des signes de mauvais présages issus des ténèbres.
Selon l'une des nombreuses interprétations, cela remonte à une époque où les femmes en deuil devaient délier leurs
cheveux pour manifester leur chagrin. En s'approchant du Soleil, les comètes
ressemblant à une chevelure au vent, comme d'autres signes du destin, elles symbolisaient le deuil ou annonçaient
les malheurs à venir, guerre, épidémie, famine et leurs lots de souffrances.C'est
ainsi qu'une comète apparut 6 mois avant l'assassinat de Jules César...
selon les astrologues.
Cette croyance subsista jusqu'au début du
XXeme
siècle mais depuis longtemps
les "hommes savants" ne croyaient plus en ces légendes, en
particulier le célèbre Cicéron. |
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Représentation
des mauvais présages annoncés par l'apparition d'un astre chevelu (cometa aster). |
Aristote
(384-322 avant JC), disciple de Platon, affirmait dans les "Météorologiques" que les comètes étaient
des corps différents des nuages mais il les associait à des phénomènes
atmosphériques, appartenant "à la première partie du
monde, celle constituée d'une exhalaison sèche et chaude située en-dessous
des sphères circulaires [...] Des gaz inflammables s’échappent
de fissures dans les roches, s’amassent dans les couches supérieures de la région
sublunaire et s’y enflamment. La libération rapide de ces gaz serait à
l’origine des étoiles filantes tandis que leur dissipation lente provoquerait
l’apparition d’une comète". Selon son opinion, ces astres chevelus
étaient des "exhalaisons [...] emportées autour de la Terre par la translation et le mouvement
circulaire[...] Son interprétation de sa chevelure était cependant moins
précise, faisant intervenir "un principe igné, [...] mais sans que ce
principe soit en quantité suffisante pour assurer une combustion rapide et
complète, ni si faible qu'il s'éteigne rapidement". Bien que sa
théorie ne s'opposait à aucun concept en vigueur, il va sans dire qu'elle
était totalement fausse. Heureux aujourd'hui, l'université
grecque fondée en sa mémoire a revu son opinion !
Apollonius de Rhodes (dit d'Alexandrie ou le Myndien, fl. 270-181 avant JC) succéda à Eratosthène
de Cyrène (235-195 avant JC) à la Bibliothèque d'Alexandrie et devint notamment célèbre pour
avoir écrit en autres poèmes, l'Expédition
des Argonautes, des grammaires et proposé plusieurs explications concernant
le mouvement des astres.
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Apollonius
ne partagea pas du tout l'opinion des Chaldéens - qui sera également celle
d'Aristote - à propos de l'origine des comètes. Selon Apollonius : "les comètes ne sont pas des assemblages de
planètes ; mais une foule de comètes sont des planètes réelles. Ce ne sont
pas des apparences illusoires, des feux qui s'étendent d'un astre à
un autre, ce sont des astres particuliers : les comètes sont ce que sont le
soleil et la lune. Le caractère de leur forme est de n'être pas ronde, mais
élancée et longue. Leur orbite n'est pas visible; elles parcourent les plus
hautes régions du monde, et ne se font apercevoir que quand elles arrivent
dans la partie inférieure de leur orbite".
Deux
siècles plus tard, dans ses "Questions naturelles" (Livre
VII, 17), le philosophe Sénèque né en l'an 3 après JC et qui aimait
discuter de sciences avec son disciple Lucilius, évoque ce
citoyen d'Alexandrie aux idées révolutionnaires dont il partage l'opinion : "Apollonius
dit que beaucoup de comètes se meuvent comme des planètes… Seulement
leur forme, comme leur orbite est plus allongée. La comète nous est invisible,
tant que sa course se prolonge dans les régions les plus éloignées de
l'univers; elle ne nous apparaît que dans sa course la plus rapprochée de nous". |
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Apollonius
de Rhodes fut directeur de la Bibliothèque d'Alexandrie à partir de 195 avant JC. |
Sénèque réfute l'opinion d'Aristote et conclut avec intelligence : "Si, nous objecte-t-on, les comètes
étaient des espèces de planètes, elles ne sortiraient pas du zodiaque. Mais
quel homme oserait assigner aux astres une route unique?… Les planètes mêmes
décrivent des orbites différentes les unes des autres; pourquoi n'y aurait-il
pas d'autres corps célestes; qui auraient chacun une route particulière à
parcourir, quoique fort éloignée des routes que suivent les planètes?…"
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Il faudra attendre 1578 et les
observations de l'astronome danois Tycho Brahé pour confirmer les propos d'Apollonius de Rhodes et de
Sénèque. Médiocre mathématicien mais habile observateur, Tycho observa une comète et
estima sa distance à plus de... 230 rayons terrestres.
Tycho confirmait
l'idée d'Apollonius qui plaçait les comètes auprès des "étoiles errantes", dans l'orbe des planètes
mais sur des orbites propres. Alors que Copernic venait de placer le Soleil au centre des orbes, la Terre et la Lune tournant
autour de lui, Tycho résista à cette idée mais voulut tout de même prouver à son tour qu'Aristote se trompait.
Mais
c'est à Sir Edmund Halley (1656-1742), géophysicien et astronome Royal à l'Observatoire de
Greenwich, que nous devons la vision quasi moderne des comètes.
Contemporain de Newton
avec lequel il discuta de la gravitation à maintes reprises, Halley démontra que
les comètes suivaient une orbite elliptique dont le Soleil occupait l'un des foyers.
Il découvrit par ailleurs dans ses archives qu'une comète brillante
ayant la même orbite était déjà passée en 1531, en 1607 et en 1682.
Cela faisait plus qu'une simple coïncidence, d'autant que les intervalles
de temps étaient quasi identiques (76 et 75 ans). |
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Portrait
de Sir Edmund Halley réalisé en 1721 ou peu avant par Richard Phillips. Document NPG. |
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Mais Halley savait que les orbites des comètes obéissaient aux lois des
perturbations à "n corps", une question mathématique très
complexe qu'il ne prit pas le temps de résoudre. Il prédit néanmoins le retour de la comète pour fin 1758 ou
début 1759. Malheureusement, il ne vécut pas assez longtemps
pour l'observer.
Halley était mort depuis 15 ans
quand Jérome Lalande, Alexis Clairaut, et Nicole-Reine Lepaute
(1723-1788) entreprirent en 1757 de calculer
la date exacte du retour de la comète en tenant compte des perturbations
engendrées par Jupiter et Saturne.
Après avoir calculé la trajectoire de la
comète jour par jour, Clairaut put annoncer en novembre 1758 le
passage au périphélie (le point le plus proche du Soleil) pour la mi-avril 1759.
La comète sera effectivement retrouvée,
fidèle au rendez-vous, par l'astronome amateur allemand Johann Georg Palitsch,
la nuit du 26 au 27 décembre 1758. Elle présentait une queue de 20°. |
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Peinture
réalisée par Samuel Scott montrant la comète de Halley
au-dessus de la Tamise à Londres en 1759. |
Elle
passa au périhélie le 13 mars 1759 et sera suivie jusqu'en juin de cette année là. En hommage au
célèbre astronome, on la baptisa la comète de Halley (1P/1758 Y1).
Grâce à ses
travaux, nous savons aujourd'hui que la comète de Halley fut observée sans
interruption depuis l'an 240 avant notre ère (texte chinois du "Shih
chi"), tout d'abord par les astrologues
chinois puis par les européens.
Selon
les scientifiques du centre JSC de la NASA, une comète comme Halley effectue en
moyenne 16000 fois le tour du Soleil avant de disparaître. Halley est sur son
orbite actuelle depuis au moins 16000 ans et n'a pas montré de signe évident
de vieillissement au cours de ses apparitions. Avec une masse estimée à quelque
300 milliards de tonnes, un volume de 550 km3
et ne perdant qu'entre 1 et 3 m d'épaisseur à chaque passage (20 tonnes de gaz
et 10 tonnes de poussière par seconde en-dessous de 2 U.A.), on
estime qu'elle sera probablement encore visible durant quelques centaines de milliers d'années bien que nous n'ayons
pas suffisamment de recul pour confirmer cette hypothèse.
Les
passages des grandes comètes du passé
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A
gauche l'évolution de la comète de Halley au cours de son
passage en 1910. A droite, gros-plan sur son noyau
malheureusement surexposé. Documents Lowell
Observatory. |
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Jusqu'au début
du XXe me
siècle, les comètes restèrent des manifestations célestes très redoutées,
mais bien sûr plus pour les mêmes raisons ! En 1910 par exemple, des astronomes et des personnalités
aussi connues que Camille Flammarion et l'abbé Moreux prédirent que la Terre devait passer
derrière la queue de la comète de Halley. Le fait que celle-ci semblait
contenir du cyanogène (C2N2)
ils évoquèrent les propriétés
toxiques et oxydantes de ce gaz. Toujours avides de sensationnel et faisant
peu de cas des suppositions, les journalistes s'empressèrent d'annoncer la fin du monde :
le cyanogène devait empoisonner l'atmosphère terrestre ! Flammarion et Moreux
avaient sous-estimé l'impact des médias dans la population... Des cas de
suicide ont malheureusement été constatés, mais lorsque le jour venu Halley
traversa le ciel et que la Terre passa dans sa queue, aucun des malheurs annoncés ne se
produisit. On ne découvrit pas non plus la moindre trace de cyanogène.
En avril 1910, Halley
brilla à la magnitude 0 et présenta sur les photographies une queue qui
s'étendait sur 100°. Par comparaison, au cours de son passage en mars 1986, Halley brilla à la magnitude 2.6 et
présenta une queue de 15° seulement au périhélie. Dans les endroits
écartés de la lumière des villes, on pouvait toutefois l'observer à l'oeil nu au
crépuscule mais elle déçut la majorité de la population qui
s'attendait à un événement majeur. Heureusement,
ainsi que nous le verrons un peu plus loin, nous avons lancé une armada
de sondes spatiales à sa rencontre, ce qui constitua un événement
médiatique de premier plan.
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HALLEY,
1986
La fidèle
Période: 76 ans
(2061)
Volume: 550 km3
Dimensions: 16 x 7.5 x 8 km
Masse: 3x1011 tonnes
Masse
volumique: 0.03-4.9 g/cm3
Température
du noyau: -73°C
Rotation
du noyau: 53 heures
Gaz libérés: ~20 t / sec
Poussières
libérées: ~10 t / sec |
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Un mois sépare ces deux
magnifiques images accessibles au public pour la première fois
grâce à l'aimable autorisation d'Arturo Gomez, astronome à l'ESO. A
gauche, une photographie prise le 16 mars 1986 à 9h01 TU. 10
minutes de pose sur film IIa-O au télescope Schmidt du CTIO. A droite,
le 15 avril 1986 à 2h24 TU. Halley passe au large de la radiosource NGC 5128, Centaurus A. 15 minutes de
pose sur film 103a-0. Cliquer sur les images pour les agrandir en plein écran.
Documents A.Gomes/CTIO/NOAO. |
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Aujourd'hui, les comètes sont devenues des objets pacifiques, sujets de
recherches approfondies dans le but de connaître leur origine et leur
constitution, mais aussi pour confirmer les modèles de mécanique céleste qui président
aux perturbations orbitales des planètes.
Pourquoi donc
un tel intérêt pour les comètes ? A cela, les astronomes nous répondent que
ces objets ont sans doute été créés tout au début de la formation du système solaire
et de ce fait, n'ayant pas subi de modifications internes, ils sont restés
intacts, contenant dans leur sein des éléments constitutifs de la nébuleuse
protosolaire et peut-être des grains de poussière interstellaires. D'un autre
côté des études indiqueraient que les comètes ont peut être contribué à
la formation des océans et des composés volatils que l'on retrouve sur
Terre, modifiant l'écosystème primitif.
Enfin, les composés organiques qu'elles contiennent ont également pu jouer un rôle déterminant dans
l'apparition de la vie sur Terre. C'est pour toutes ces raisons que les astronomes cherchent à dévoiler
leurs origines et connaître leur composition.
En
1986, la fameuse comète de Halley fut approchée par trois sondes spatiales dont
Giotto qui la photographia à moins de 600 km de distance. Ainsi que nous allons
le découvrir, les données que l’on préleva in situ ont permis de résoudre
bien des énigmes.
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Nomenclature
Les
astronomes classent les comètes à partir de leur période orbitale. On compte
115 comètes dont la révolution est inférieure à 155 ans et 66 d'entre elles
ont été observées au moins deux fois. En moyenne, on découvre 3 comètes à
longue période chaque année et une comète à courte période tous les 4 ans.
On dispose à ce jour de données relatives à quelque 750 comètes.
Les
professionnels attribuent des lettres et numéro d'ordre aux comètes
qui nous rendent visite :
-
C/ : comète à longue période
-
P/ : comète dont la période est théoriquement inférieure à 200 ans
-
A/ : astéroïde ou comète dormante
-
D/ : comète défunte
Le
décompte des découvertes est établi par demi-mois en commençant par
'A', la lettre 'I' n'étant pas utilisée. Vient ensuite un numéro
d'ordre. Ainsi la première comète à longue période découverte
durant la seconde moitié du mois de mars 2005 est cataloguée
"C/2005 F1".
Consulter
également le glossaire pour la définition
des paramètres orbitaux et d'autres mots du vocabulaire.
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Prochain
chapitre
L'anatomie
d'une comète
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