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