La pureté de la comète Borisov dévoilée grâce à sa chevelure et ses poussières !

La comète extrasolaire 2I/Borisov. © ESO/O. Hainaut
Avant d’arriver près du Soleil, la comète extrasolaire Borisov n’aurait probablement jamais croisé le chemin d’une autre étoile. C’est précieux pour comprendre la composition de son système planétaire d’origine.

Fin 2019, la comète interstellaire 2I/Borisov traverse le Système solaire. C’est le deuxième objet interstellaire que l’on découvre après l’astéroïde Oumuamua. Borisov serait également la comète la plus « pure » jamais observée, selon une étude parue dans « Nature » le 30 mars 2021. C’est ce qu’a conclu l’équipe de Stefano Bagnulo (observatoire d’Irlande du Nord) à la suite de mesures réalisées avec le Very Large Telescope en avril et mai 2020.

Selon ces astronomes, la matière qui compose Borisov aurait été peu altérée depuis sa formation. Autrement dit, ce petit astre glacé, qui s’est agrégé autour d’une autre étoile que le Soleil, aurait peu subi les effets de rayonnements stellaires avant de nous parvenir.

La première comète née autour d’une autre étoile

Borisov est venue au plus près du Soleil le 8 décembre 2019, en passant à quelque 300 millions de kilomètres de notre étoile. L’étude de sa trajectoire a indiqué qu’elle provenait d’en dehors du Système solaire. En se rapprochant du Soleil, une comète chauffe. Sa matière se « sublime » : elle passe directement de l’état solide à l’état gazeux. Une enveloppe nébuleuse, la chevelure, se forme autour de l’astre.

Vue d’artiste de la comète extrasolaire 2I/Borisov. © ESO/M. Kormesser
Vue d’artiste de la comète extrasolaire 2I/Borisov. En passant, la matière du petit astre a commencé à se vaporiser. © ESO/M. Kormesser

Borisov a fait l’objet d’une observation constante lors de son approche du Soleil. La composition de sa chevelure a beaucoup changé au fil du temps, sous l’effet de la sublimation de ses glaces, comme l’explique Aurélie Guilbert-Lepoutre, du Laboratoire de géologie de Lyon. Au fur et à mesure, des couches de plus en plus profondes de son noyau ont été exposées à la lumière solaire et ont relâché des éléments de moins en moins volatils. Par exemple, l’une des premières molécules à changer de stade, même loin d’une étoile, est le monoxyde de carbone (CO). La dernière à subsister est la moins volatile de toutes : l’eau.

Or, l’analyse de la composition de Borisov par spectroscopie indique que ses glaces les plus volatiles sont encore présentes en grande quantité. C’est même l’une des comètes les plus riches en CO jamais observées.

Une autre manière de prouver le caractère primitif de Borisov est d’utiliser la polarimétrie. Cette technique étudie la façon dont les poussières de la comète renvoient la lumière, ce qui donne une indication sur leur nature et permet d’étudier une autre influence stellaire sur les comètes : le vent solaire. En effet, celui-ci est un plasma (un ensemble de particules chargées) qui interagit avec la surface de l’objet, ce qui affecte les propriétés de la poussière des comètes en cassant des liaisons atomiques.

Des similitudes avec Hale-Bopp

L’équipe de Stefano Bagnulo a comparé la polarisation de la lumière de Borisov à celle des comètes déjà connues. De toutes les comètes du Système solaire, il apparait qu’elle ne ressemble qu’à Hale-Bopp. Or, cette dernière est la plus primitive à avoir été observée. Lors de son passage à la fin des années 1990, elle arrivait en provenance directe du lointain Nuage d’Oort. Hale-Bopp possédait donc une composition quasi primordiale et témoignait de l’état du Système solaire lors de sa formation il y a 4,5 milliards d’années.

La comète Hale-Bopp. © Tequask/Wikimedia
La belle comète Hale-Bopp, observée à la fin du XXe siècle, est l'une des plus primitives connues. © Tequask/Wikimedia

Borisov semble tout aussi primitive. Elle est donc précieuse pour connaitre la composition du nuage dans lequel elle s’est formée, car elle a peu changé depuis. La ressemblance entre Hale-Bopp et Borisov suggère que le milieu dont Borisov est originaire s’apparente à notre Système solaire primitif, et que les deux comètes se sont formées dans des conditions très similaires.

Des poussières peu compactées par la gravité

« Les poussières de Borisov sondées par la polarimétrie sont de petite taille, précise Dominique Bockelée, de l’observatoire de Paris. Ce sont donc des poussières qui sont plus poreuses (ou plus petites) que celles que l’on observe en général dans les comètes ; à l’exception de Hale-Bopp qui présente les mêmes propriétés polarimétriques que Borisov. C’est intéressant : cela signifie que les poussières à partir desquelles Borisov s’est formée par agglomération ont échappé à la compaction. Ces agrégats se sont donc formés par les rencontres à faible vitesse de petites poussières présentes dans le disque protoplanétaire, avant que ces poussières ne s’agglomèrent en futures planètes. Ils ont donc échappé à la compaction par la gravité. » Ces informations seront donc utiles à la compréhension des tout débuts du Système solaire.

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