Hubble confirme que C/2014 UN271 est la plus grande comète jamais observée

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Comparaison de la taille du noyau de la comète C/2014 UN271 avec plusieurs autres comètes. | NASA, ESA, Zena Levy (STScI)
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Une comète est un petit corps céleste constitué d’un noyau de glace et de poussière en orbite, à peu près sphérique, qui peut atteindre une dizaine de kilomètres de diamètre. Mais la comète C/2014 UN271 bat tous les records. Son noyau glacé est le plus grand jamais observé : il mesure environ 129 kilomètres de diamètre, soit 50 fois plus grand que le cœur de la plupart des comètes connues. On pense également qu’elle a une masse d’environ 500 000 milliards de tonnes, soit cent mille fois plus massive que la comète typique la plus près du Soleil, dont elle ne sera proche qu’en 2031 (sur l’orbite de Saturne).

Les comètes sont des résidus de la formation du Système solaire. Généralement, elles sont constituées d’un noyau de quelques kilomètres de diamètre formé de roche, de neige, de gaz, et de poussières. Elles orbitent autour du Soleil, principalement dans un anneau appelée la « ceinture de Kuiper », située bien au-delà de l’orbite de Pluton. Contrairement aux planètes, les comètes n’ont pas d’orbites stables. Du fait de leur masse très faible, elles se laissent facilement détourner de leur chemin par les perturbations gravitationnelles provoquées par les planètes.

De plus, il existe des comètes non périodiques (ou comètes à longue période). Il s’agit de comètes n’ayant pas été confirmées par l’observation de plusieurs passages au périhélie  — près du Soleil. En pratique, ces comètes ont une période orbitale de plus de 200 années. Elles sont considérées comme faisant partie des vestiges les plus intacts du système solaire primitif. En effet, pendant la plus grande partie de leur vie, elles ont été stockées, et préservées, dans l’environnement à basse température du nuage d’Oort, à la périphérie du système solaire.

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Ce qui est le cas de la comète C/2014 UN271, ou comète Bernardinelli-Bernstein. Elle a été découverte en 2010 par les astronomes Pedro Bernardinelli et Gary Bernstein, dans des images d’archives du Dark Energy Survey, à l’Observatoire interaméricain Cerro Tololo au Chili. Elle se trouvait alors à 3 milliards de kilomètres du Soleil, soit presque la distance moyenne à Neptune. Depuis lors, elle a été intensivement étudiée par des télescopes terrestres et spatiaux. Récemment, la NASA a confirmé son existence et ses dimensions, grâce à des observations faites par le télescope Hubble. L’étude est publiée dans la revue The Astrophysical Journal Letters.

Dark Energy Survey est un programme international de relevé optique et proche-infrarouge, cherchant à cartographier des centaines de millions de galaxies, dans le but de mieux comprendre la nature de l’énergie noire.

Une pesée compliquée

Les chercheurs n’ont pu déterminer exactement sa taille que maintenant, pour deux raisons essentielles. Premièrement, cette comète se trouve à environ 2 milliards de kilomètres, plus loin que la planète Uranus. Deuxièmement, les comètes sont entourées d’une coquille de gaz et de poussière formant leurs queues caractéristiques et enveloppant leur centre, les scientifiques doivent donc distinguer le noyau solide au centre de la coma poussiéreuse qui l’entoure. Etant trop éloignée, les images ne sont pas suffisamment claires pour faire la différence.

Mais en combinant des modèles informatiques avec les observations de Hubble, les astronomes, dirigés par Man-To Hui de l’Université des sciences et technologies de Macao, ont pu séparer le noyau de la comète de sa coquille, et ainsi révéler la taille de son corps principal.

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Séquence montrant comment le noyau de la comète C/2014 UN271 (Bernardinelli-Bernstein) a été isolé d’une vaste coquille de poussière et de gaz entourant le noyau solide et glacé. Sur la gauche se trouve une photo de la comète prise par la caméra grand champ 3 du télescope spatial Hubble de la NASA le 8 janvier 2022. © NASA, ESA, Man-To Hui (Université des sciences et technologies de Macao), David Jewitt (UCLA) – Traitement d’image : Alyssa Pagan (STScI)

Les données révèlent des estimations de taille proches de celles estimées avec d’autres observations radio prises par le télescope ALMA au Chili. Mais les données suggèrent que la surface de la comète est plus sombre que ce que l’on pensait auparavant — un chercheur a décrit l’objet comme « grand et plus noir que du charbon ».

Man-To Hui, auteur principal de l’étude, de l’Université des sciences et technologies de Macao, déclare dans un communiqué : « C’est un objet étonnant, compte tenu de son activité alors qu’il est encore si loin du Soleil. Nous avons deviné que la comète pourrait être assez grosse, mais nous avions besoin de meilleures données pour le confirmer ». Ainsi, son équipe a utilisé Hubble pour prendre cinq photos de la comète le 8 janvier 2022, et estime donc qu’elle provient du nuage d’Oort, comme mentionné plus haut.

Vestige du système solaire primitif

En 1950, l’astronome hollandais Jan Hendrik Oort a publié le résultat de ses travaux sur les comètes à longues périodes, dans un article qui fut l’acte de naissance de la découverte de ce que l’on nomme maintenant le nuage d’Oort. Les scientifiques estiment que le nuage diffus a un bord intérieur faisant entre 2000 et 5000 fois la distance entre le Soleil et la Terre. Son bord extérieur pourrait s’étendre sur au moins un quart de la distance entre le Soleil et les étoiles les plus proches, appartenant au système Alpha Centauri. Il contiendrait des centaines de milliards d’objets célestes.

Ce seraient des perturbations gravitationnelles dues aux étoiles les plus proches, dont le nuage d’Oort n’est pas si éloigné, qui entraineraient l’expulsion de corps célestes du nuage d’Oort. Ils seraient alors propulsés vers l’intérieur du Système solaire. Les scientifiques émettent l’hypothèse que les corps célestes contenus dans ce nuage proviendraient de l’intérieur du système solaire, expédiés par des mécanisme encore obscurs, sous l’effet gravitationnel des planètes.

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La comète Bernardinelli-Bernstein suit une orbite elliptique longue de 3 millions d’années, l’éloignant du Soleil à environ une demi-année-lumière. La comète est maintenant à moins de 3,2 milliards de kilomètres du Soleil, tombant presque perpendiculairement au plan de notre système solaire. À cette distance, les températures ne sont que d’environ -211 °C.

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Pourtant, cela semble assez chaud pour que le monoxyde de carbone se sublime à la surface pour produire le coma poussiéreux. Ce phénomène permet ainsi à certaines comètes de rester « actives » : cette libération des nuages ​​​​de gaz ou d’autres matériaux augmente leur luminosité. Les scientifiques ne savent toujours pas pourquoi. Des comètes comme C/2014 UN271 offrent une opportunité certaine pour en apprendre plus sur ces objets lointains et glacés.

De surcroit, la comète Bernardinelli-Bernstein fournit un indice inestimable sur la distribution en taille des comètes dans le nuage d’Oort et donc sur sa masse totale. Les estimations de la masse du nuage d’Oort varient considérablement, atteignant jusqu’à 20 fois la masse de la Terre.

L’étude des comètes, et notamment celles de longue période, permettraient ainsi de mieux comprendre la formation et l’évolution de notre système solaire.

Source : The Astrophysical Journal Letters

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