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| Étude d'émissions gazeuses dans les régions internes de trois comètes : P/Halley, C/1996 B2 Hyakutake et C/1995 O1 Hale-Bopp |
Ces dernières années, trois comètes ont permis d'améliorer notre connaissance du milieu cométaire : la comète de Halley étudiée in-situ en 1986, la comète Hyakutake qui s'est beaucoup approchée de la Terre en 1996 et la très active comète Hale-Bopp en 1997.
Des spectres à haute résolution spatiale de la comète de Halley ont été obtenus pendant la mission Vega 2 en mars 1986. Dans le proche-UV, plusieurs bandes d'émission apparaissent à des distances cométocentriques inférieures à 3000 km. L'une d'elles, à 323 nm, ne peut être expliquée par aucune molécule habituellement observée dans les comètes. Elle a aussi été détectée dans un spectre la veille de la rencontre sonde-comète à 350000 km du noyau, suggérant que les molécules responsables de cette bande ont été libérées localement, probablement par des grains. Des spectres en phase liquide suggéraient qu'une molécule polycyclique aromatique (PAH), le naphtalène, pouvait être un candidat. Nous avons obtenu des spectres de fluorescence du naphtalène au laboratoire dans des conditions qui simulent la situation cométaire. Le résultat, une bande large centrée sur 350 nm, ne permet pas d'expliquer l'émission observée à 323 nm qui demeure non-identifiée.
Des spectres IUE de la comète Hyakutake ont été obtenus en février et mars 1996. Sa faible distance géocentrique a permis d'observer avec une grande résolution spatiale et d'étudier la coma interne où sont concentrées les molécules à courte durée de vie libérées par le noyau. C'est le cas de S2 qui a une durée de vie de 250 s et émet dans la région spectrale enregistrée par IUE. Nous avons élaboré un modèle de fluorescence de S2 dépendant du temps qui montre que les molécules atteignent un état proche de celui de l'équilibre en 200 s. La comparaison entre le spectre calculé et le spectre IUE de la comète IRAS-Araki-Alcock qui a permis la découverte de S2 montre que les molécules sont proches de l'équilibre. Dans les comètes IRAS-A-A et Hyakutake relativement peu actives, les collisions ne ralentissent pas la fluorescence et les molécules ont le temps d'atteindre l'équilibre avant d'être photodissociées. La comparaison du spectre à l'équilibre avec un spectre IUE de la comète Hyakutake enregistré pendant une heure, deux jours après le passage de la comète au plus près de la Terre, suggère que le spectre calculé et le spectre observé peuvent être corrélés et donne une limite supérieure de l'abondance de 0,01 % par rapport à l'eau. Cette détection a été confirmée cinq jours plus tard par des observations avec HST.
Les comètes brillantes Hyakutake et Hale-Bopp ont été observées dans le domaine visible à l'Observatoire de Haute Provence. Des traitements d'image révèlent plusieurs structures dans la coma. Dans la comète Hyakutake, ce sont des jets de poussière du côté du Soleil, deux condensations le long de la queue et un croissant observé dans l'émission de C2 entre le noyau et la première condensation. Les condensations sont restées alignées dans la queue pendant plusieurs semaines. Ce sont des amas de particules libérés par le noyau et non des fragments solides. Dans la comète Hale-Bopp, les structures sont des arcs de poussière régulièrement espacés dans l'hémisphère ensoleillé et des arcs de C2 qui s'étendent dans l'autre hémisphère. Notre programme de spectroimagerie a utilisé quatre filtres à bande passante étroite. Deux isolent les têtes de bandes (1,1) et (0,0) de C2 à 513 et 516 nm et deux autres mesurent le continuum à 527 et 682 nm. Le rapport d'intensité I(513nm)/I(516nm) donne le degré d'excitation des molécules C2. I(682nm)/I(527nm) donne la couleur de la poussière et caractérise sa distribution en taille. L'étude de ces 2 paramètres a révélé la présence de sources étendues où C2 a un degré d'excitation élevé. Il est produit par la photolyse de molécules libérées non pas par le noyau mais localement par des grains de poussière. Dans la comète Hyakutake, la source diffuse se situe entre le noyau et la première condensation, et est probablement lié à la libération des condensations. Dans la comète Hale-Bopp, elle correspond aux arcs concentriques dans l'hémisphère ensoleillé.
Les observations des comètes Halley (in-situ), Hyakutake et Hale-Bopp ont amélioré notre compréhension du milieu cométaire mais de nombreux problèmes resteront sans réponse avant que des sondes spatiales n'aillent explorer des noyaux cométaires.