La comète interstellaire Borisov viendrait d'une étoile naine rouge

Laurent Sacco

La chevelure de la comète interstellaire Borisov a été analysée avec le télescope Hubble et sa composition s'est finalement révélée atypique par rapport à celles des comètes nées dans le Système solaire. Son contenu en monoxyde de carbone laisse penser qu'elle s'est formée autour d'une étoile peu lumineuse, une naine rouge.

Comète 2l/Borisov : quel est cet objet interstellaire ?  Dans ce petit film, nous vous racontons l’histoire de la comète interstellaire 2I/Borisov. Une histoire qui débute, pour nous Terriens, fin août 2019 quand nous l’avons croisée du regard pour la première fois, mais qui a commencé il y a des dizaines ou des centaines de millions d’années, voire même plus… car nous ne connaissons pas encore l'âge de cet objet venu d’ailleurs. 

La nature exacte des comètes n'a commencé à être comprise que depuis quatre siècles. Le premier astronome qui a montré qu'il s'agissait de corps célestes voyageant bien au-delà de l'orbite lunaire a été le Bâtisseur du Ciel, Tycho Brahe. Mais, c'est à son futur collègue états-uniens, Fred Whipple, que l'on doit le premier modèle physique correct des comètes au début des années 1950. Elles y sont décrites comme des petits corps célestes glacés contenant de la matière primordiale datant des premiers temps de la formation du Système solaire et, pour partie d'entre elles, mises au congélateur dans la ceinture de Kuiper et le nuage d’Oort à des milliards de kilomètres du Soleil.

Les comètes pouvaient donc être vues comme des mémoires, fidèles et inchangées, des conditions régnant dans le disque protoplanétaire à l'origine des planètes du Système solaire. Enfin, contenant de l'eau et de la matière organique, elles pouvaient avoir joué un rôle dans l'apparition de la vie sur Terre en apportant, par leur bombardement intense il y a des milliards d'années, tous les éléments d'une chimie prébiotique. On comprend donc aisément que plusieurs missions destinées à l'étude des comètes, et surtout au retour sur Terre du matériau cométaire, aient été réalisées ces dernières années ; la plus spectaculaire étant la mission Rosetta.

Les comètes, la mémoire de la formation planétaire

Or, voilà qu'a été récemment découverte l'existence d'au moins une comète interstellaire formée dans un autre système planétaire et qui traverse en ce moment même notre Système solaire. Il s'agit de la comète 2I / Borisov baptisée en l'honneur de son découvreur à la fin de l'été dernier par le chasseur de comètes Gennadiy Borisov, en Crimée. Elle s'est approchée près du Soleil vers la fin du mois de décembre 2019 et elle s'en éloigne depuis.

Ce fut l'occasion d'étudier plus précisément sa composition à l'aide du télescope Hubble et du réseau de radiotélescope Alma. Il s'agissait en effet d'une opportunité extraordinaire pour faire progresser la cosmochimie dans ce qu'elle peut nous apprendre sur la formation des exoplanètes et donc aussi l'exobiologie. On pouvait tenter de mieux répondre à des questions concernant le caractère unique ou non de notre Système solaire et donc aussi sur la fréquence des conditions favorables à l'apparition de planètes, comme la Terre, pouvant héberger la vie.
 

Les astrophysiciens viennent de publier un article dans Nature Astronomy, mais que l'on peut consulter en accès libre sur arXiv, qui exposent les résultats d'observation faites dans le domaine des ultraviolets avec le télescope Hubble dont on va très bientôt fêter les 30 ans de bons et loyaux services dans l'espace. Dans la coma de 2I / Borisov, le halo à peu près sphérique entourant le noyau, est constitué de particules neutres de gaz et de poussières libérées sous forme de jets lorsque la comète se rapproche du soleil, provoquant la sublimation de ses glaces ; l'équipe internationale de chercheurs a découvert avec surprise que le monoxyde de carbone (CO) était au moins 50 % plus abondant que la glace d'eau -- une valeur de plus de trois fois supérieure à la moyenne de toute comète mesurée dans le Système solaire interne. Jusqu'à présent, 2I / Borisov semblait en fait similaire à celles connues de l'humanité.

« Même si la composition des comètes dans notre Système solaire peut varier considérablement d'une comète à l'autre, nous n'avons jamais vu une comète aussi proche du Soleil avec autant de monoxyde de carbone par rapport à l'eau », a ainsi expliqué Kathleen Mandt, planétologue au Johns Hopkins Applied Physics Laboratory à Laurel, Maryland (USA). Membre de l'équipe derrière la publication sur 2I / Borisov, elle avait utilisé avec ses collègue le spectrographe Cosmic Origins de Hubble pour étudier la comète sur quatre périodes de décembre 2019 à janvier 2020.

Une comète née au-delà de la ligne des neiges d'une naine rouge

Or, il se trouve que le monoxyde de carbone est une molécule extrêmement volatile dont la glace se sublime dans le vide à très basses températures et donc à grande distance du rayonnement d'une étoile. Dans le cas du Système solaire, ce type de glace n'existe qu'à partir d'environ 18 milliards de kilomètres du Soleil -- près de trois fois la distance entre Pluton et le Soleil à son point le plus éloigné. L'eau, en revanche, résiste à la sublimation dans le cas d'une comète jusqu'à ce qu'elle se trouve entre Mars et le bord intérieur de la ceinture d'astéroïdes.

2I / Borisov doit donc avoir passé beaucoup de temps dans des régions très froides autour d'une étoile mais le fait qu'elle soit devenue un objet interstellaire implique qu'elle a dû passer non très loin d'une planète géante pour que des perturbations gravitationnelles importantes l'éjectent sur une orbite hyperbolique. Or, ce type de planète ne peut pas se former trop loin d'une étoile.

Il semble que la façon la plus simple et la plus plausible de résoudre la contradiction est de faire naître 2I / Borisov dans l'environnement d'une naine rouge -- ce qui avait déjà été proposé comme Futura l'expliquait dans le précédent article ci-dessous. En effet, on sait que les systèmes planétaires sont plus compacts autour de ces astres moins lumineux que le Soleil et ont donc des régions froides relativement plus proches que celles qui seraient requises pour former un objet comme 2I / Borisov autour de notre étoile hôte. Avec environ la moitié de la masse du Soleil et un dixième de sa luminosité, la ligne de neige au-delà de laquelle de la glace de CO peut se former est en effet 18 fois plus près que dans notre Système solaire.

N'oublions pas aussi que les naines rouges sont les étoiles les plus nombreuses dans la Voie lactée, ce qui veut dire qu'une comète interstellaire a plus de chance de naître autour de ces astres qu'autour de naines jaunes ressemblant au Soleil. Pour Dennis Bodewits, le principal auteur de l'article de Nature Astronomy, astrophysicien à l'Université Auburn, en Alabama : « Les origines et la formation de nos propres comètes ne sont pas bien comprises. Nous espérons que la différence entre les comètes du Système solaire et les objets futurs comme celui-ci nous aidera à mieux étudier la formation et l'évolution des comètes ».

Source: https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/objet-interstellaire-comete-interstellaire-borisov-viendrait-etoile-naine-rouge-77905/#utm_content=futura&utm_medium=social&utm_source=facebook.com&utm_campaign=futura

Hubble dévoile « un récif corallien cosmique » pour ses 30 ans

Trente ans après son lancement, Hubble continue d'émerveiller le public non scientifique et la communauté des astronomes professionnels. Les images anniversaire sont toujours très attendues, d'autant plus que certaines d'entre elles sont devenues iconiques, et cette année, la Nasa et l'ESA ont choisi un duo coloré pour nous montrer une partie du cycle de la vie des étoiles.

Les images acquises par le télescope spatial Hubble ont redéfini notre vision de l'Univers et certaines d'entre elles ont acquis le statut d'icône. Bien que cela ne puisse être que subjectif, la première image iconique d'Hubble est très certainement celle des piliers de la création, au centre de la nébuleuse de l'Aigle (M16), un cliché réalisé en 1995 et revisité en 2015 à l'occasion des 25 ans du télescope.

Cette année, pour commémorer trois décennies de découvertes scientifiques d'Hubble, l'équipe scientifique du télescope, la Nasa et l'ESA ont décidé de nous plonger à l'intérieur du Grand Nuage de Magellan et de nous dévoiler deux nébuleuses colorées, l'objet NGC 2014 et son voisin NGC 2020 qui forment une vaste région de formation d'étoiles. Cette image, souligne le communiqué de presse conjoint entre la Nasa et l'ESA, est « un des exemples les plus photogéniques des nombreuses pépinières stellaires turbulentes que le télescope a observé tout au long de ses 30 ans ». Ce duo coloré, surnommé « récif cosmique », révèle  comment des étoiles massives et énergiques sculptent l'enveloppe de gaz et de poussière qui les entoure.

Par rapport à d'autres images acquises par le télescope spatial Hubble, cette image « iconique » des 30 ans peut paraître étonnamment moins artistique. Mais, gardons à l'esprit qu'Hubble est avant tout un outil professionnel et que si chaque année il consacre une petite partie de son précieux temps d'observation à prendre une image d'anniversaire spéciale, ces images sont avant tout destinées à la communauté des astronomes pour les étudier. Cette image des 30 ans est donc un très bon compromis entre intérêt médiatique et utilité scientifique, entre image scientifique et image de vulgarisation. « Ces images continuent de défier les scientifiques avec de nouvelles surprises passionnantes et de fasciner le public avec des observations toujours plus évocatrices. »

VOIR AUSSIHubble : dans les coulisses du télescope spatial avec Roger-Maurice Bonnet

À ce jour, Hubble aura réalisé plus de 1,4 million d'observations et fourni des données que les astronomes du monde entier ont utilisées pour rédiger plus de 17.000 publications scientifiques à comité de lecture. Cela en fait l'un des observatoires spatiaux les plus prolifiques de l'histoire de l'astronomie. La quantité des données acquises et celles qui continueront de l'être d'ici 2025, date à laquelle Hubble sera désorbité (faute de carburant), est telle qu'elle va alimenter les futures recherches en astronomie pendant de nombreuses autres années encore.

Une image scientifique et de vulgarisation

Que nous dit ce cliché visuellement esthétique. Au-delà de cet aspect « beau », nécessaire pour intéresser le grand public, cette image n'est évidemment pas dénuée de tout intérêt scientifique, comme le suggère son examen attentif.

Bien que NGC 2014 et NGC 2020 semblent séparés dans cette image en lumière visible, ils font partie en réalité d'un même complexe de formation d'étoiles géantes, situé dans le Grand Nuage de Magellan, une galaxie satellite de la Voie lactée, à environ 163.000 années-lumière.

« NGC 2014, le plus grand des deux objets, abrite un amas de jeunes étoiles brillantes qui sculptent leur environnement en érodant le nuage de poussière et de gaz dans lequel elles se sont formées. » En revanche, la nébuleuse de couleur bleue, au-dessous de NGC 2014, a été façonnée par une étoile géante qui est environ 200.000 fois plus lumineuse et 15 fois plus massive que notre Soleil. C'est un exemple d'une classe rare d'étoiles appelées étoiles Wolf-Rayet qui pourraient exploser en supernova d'ici quelques millions d'années.