Quelques secrets que Halley n'a pas pu garder

1986/12/01 Arregi Bengoa, Jesus Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Astronomia

Elhuyar. Dans le numéro 1 de Science et Technique nous avons écrit un article sur l'arrivée de la comète Halley, commentant des théories sur la nature et les particularités des comètes. À cette occasion, nous reviendrons sur le thème pour confirmer ou corriger ce qui a été dit et ajouter de nouvelles données, puisque Giotto et d'autres appareils envoyés pour le suivi de la comète ont envoyé de nouveaux résultats.

Premièrement, parmi les résultats obtenus, le plus important est celui qui concerne la structure et la composition des comètes commentées dans notre article. Il faut dire que l'hypothèse de Whipple a été confirmée. Ainsi, selon les mots de Whipple, les comètes sont des boules de « glace sale », et quand elles s'approchent du Soleil, une partie de cette glace est sublimée, mais au centre, il y a toujours un noyau solide.

Les objectifs principaux des programmes d'analyse de Halley étaient orientés vers la réponse à trois problèmes: l'origine des comètes, la nature du noyau (composition) et les interactions de la comète avec le milieu interstellaire. Les instruments que Giotto portait pour recueillir des données pour répondre à ces questions sont : appareil photo, spectromètre de masse, capteurs de détection de poussière et émanations d'ions, plasma chaud et outils de mesure du milieu magnétique de la comète.

Il convient également de noter les données envoyées par les deux sondes japonaises Suisei et Sakigake et par les soviétiques Vega 1 et 2. Ces derniers, pour leur part, ont effectué un travail important en aidant à conduire vers Giotto Halley. L'intention de E.A.S. C'était faire passer à 500 km du noyau de la comète Giotto. Pour cela, il est nécessaire de connaître avec une grande précision la position de la comète, avec une plus grande précision que celle qu'ils pouvaient obtenir mesurés de la Terre. Les vaisseaux spatiaux de Sovie ont rempli ce trou en envoyant les positions du noyau. Ainsi, Giotto est passé par le point de distance minimum à 00:03:00 (UT) du 14 Mars, à 585 km, 5 secondes après que prévu. Cette approche a eu lieu lorsque Giotto et Halley avaient un sens inverse.

En conséquence, la vitesse de l'espacement par rapport aux fractions de poussière qui se trouvaient sur le chemin a atteint 68,4 km/s, augmentant considérablement la force de ses chocs. Certains de ces chocs provoquèrent la détérioration de certains appareils et 2 secondes avant d'atteindre la distance minimale, le Giotto subit une série de tremblements et son antenne resta 34 minutes sans s'orienter vers la Terre, s'éloignant de 605 km dans cet intervalle. Cependant, aucune information n'a été perdue, car il a été récupéré du magnétophone du vaisseau spatial.

En outre, selon les données envoyées par les capteurs de poussière, deux conclusions inattendues peuvent être tirées. D'une part, la quantité de poussière entourant la comète est relativement faible, sauf dans la zone la plus proche du noyau. Le compteur de Giotto a compté environ 12000 chocs et le nombre de chocs n'a pas été plus élevé que possible jusqu'à 20 secondes avant l'approche maximale. D'autre part, la taille des fractions est également petite.

Le poids moyen des plus grandes fractions est de 30 µg et même si l'impact de la première fraction s'est produit 70 minutes avant de passer par le point le plus proche, la seconde (à 287.000 km du noyau) n'est arrivée que 68 minutes plus tard. La fraction maximale du compteur était de 40 mg. Les fractions moyennes, de la taille des fractions de fumée de cigare, sont également rares. La première collision a eu lieu à 150000 km et le débit n'a pas commencé à proliférer jusqu'à environ 70000 km. Les petites fractions sont de moins de 10 à 15 g et sont les plus abondantes. Giotto a ramassé un total de 150 mg de poudre.

Les ondes radio que Giotto envoyait sur Terre, en plus des informations qu'ils transportaient, ont contribué à limiter la distribution de la poussière, comme nous le verrons ci-dessous. Bien sûr, la poussière freinait la vitesse du Giotto, et ce caressage provoque un déplacement de l'effet Doppler à la réception des ondes. Comme mentionné précédemment, la densité de la poussière autour du point d'approximation maximale était plus élevée. Cependant, on s'attendait à ce que le glissement ne soit pas de l'ordre de 2 Hertz, mais ce qui a été mesuré était de 16 Hertz. Ce déplacement correspond à la descente de 70 cm/s de la vitesse du Giotto. Par conséquent, nous pouvons dire que: Que la plupart de la poussière autour de Halley est très proche du noyau.

Le travail des spectromètres a également été excellent et les résultats ont été très intéressants. Les ions les plus abondants trouvés sont ceux dus à la rupture d'eau H 3 O + , H 2 0 + , HO + et O + . Selon les estimations faites à partir de la concentration de ces ions, l'essai de glace de la comète est de 58%. Les ions carbone-azotés étaient aussi relativement abondants: CO + , CN + , N 2 O + , HCN + , CO 2 + et N 2 + . Les ions S + et S 2 + du soufre et certains métaux ont également été trouvés: Fe + , Co + , Cu + et Ni + et Mg ++ . La détection d'ions en masse de plus de 100 a.m.u.a. surprend, tandis que la détection d'ions de sodium est très réduite.

Selon ces données, l'abondance des composés de carbone est relativement élevée. Cependant, les scientifiques attendaient quelque chose comme ça. Les résultats obtenus confirment les prévisions sur l'âge de la comète. Selon des calculs réalisés avec l'aide des ordinateurs, il y a 100000 ans Halley s'est mis dans l'orbite actuelle. En cas d'âge, on s'attendait à un taux similaire à celui qu'on a trouvé compte tenu des pertes de tuerie subies pendant des années. Les calculs ont été confirmés.

Pour expliquer complètement le schéma structurel de la comète montré dans la figure 1, les résultats obtenus par les capteurs plasma sont analysés.

Giotto a trouvé la première vague faible de plasma et le milieu d'hydrogène à près de 8 millions de kilomètres du noyau de la comète. L'onde branchiale qui se produit en heurtant le vent solaire et la matière du coma, est passée à une distance d'environ un million de kilomètres. Il convient de noter, cependant, que dans le cas de Halley (comme dans le cas d'autres comètes qui ont pu être analysées), la transition se fait progressivement dans une région relativement vaste. À l'intérieur de cette région ou langa, Giotto a découvert des champs magnétiques très vilains et des courants plasmatiques turbulents, mais dans certains endroits les flux étaient uniformes. Le champ magnétique peut atteindre 16000 km.

La surface de contact qui ne peut pas traverser les fractions solaires a été limitée à 4300 km. Sous cette surface, nous avons le plasma expulsé du noyau très froid.

Enfin, l'ionopause se trouve à une distance approximative du point le plus proche de l'orbite du Giotto. A l'intérieur, nous avons une région très sereine sans champs magnétiques.

La description de la comète est complétée par les queues. Nous savons que, généralement, les comètes allongent deux types de queues. Une, qui dans certains cas n'est pas vu. Il est formé avec des ions et s'allonge radialement dans la direction opposée au soleil. L'autre, formé de poudre, est de la même direction, mais légèrement courbé en raison du mouvement. Ces queues proviennent de l'impulsion du vent solaire. Ils peuvent être des millions de kilomètres et les noyaux sont constitués de matière sublimée. Les mesures de ces pertes ont donné des valeurs de 12 Tm/s en décembre de l'année dernière, 20 Tm/s en janvier, et de 30 à 60 Tm/s en février, maximum le jour qui, selon les jours, est passé par le périhélium (9 février), pour descendre rapidement jusqu'à 5 Tm/s à la mi-mars.

Analysons enfin la partie la plus importante de la comète : le noyau. Les photos les plus pures que Giotto a apportées au noyau montrent environ 50 m de détails, mais l'aide d'autres stratégies spatiales s'est avérée indispensable pour délimiter certaines caractéristiques d'intérêt comme son aspect et la période de rotation. Si nous nous associons à ces deux problèmes, nous devons dire que le noyau n'est pas sphérique comme on le croit. Sa masse est trop petite pour qu'en parlant dans son apparence l'influence de la gravité soit importante. Le noyau est donc en forme de "pomme de terre", avec une longueur de 15 km et une hauteur et une profondeur d'environ 7,5 km. Le mouvement de rotation a été obtenu en comparant les photos prises consécutivement et a été calculé à 52,7 heures.

Les capteurs infrarouges de Vega ont également envoyé des informations sur la température du noyau. Sa valeur varie entre 300 K et 400 K. D'autre part, pour que nous ayons une empreinte des valeurs de l'énergie qui recueillait la comète, deux données sont: La puissance qu'il recevait du soleil à son passage dans la zone de Jupiter était de 44 W/m 2, tandis que dans le périhélium elle était supérieure à 4 kW/m 2. L'interprétation des valeurs de température et de puissance reçue génère un autre problème.

On croit que la comète recevait suffisamment de rayonnement du Soleil pendant l'étude de la température des installations spatiales, en maintenant sa température tout le temps au-dessus des 400 K. Notez qu'une unité de surface effectue la moitié de la période de rotation dans l'obscurité. Pour surmonter cette contradiction, les scientifiques ont essayé de trouver un processus de refroidissement. Le phénomène a été lié aux jets de materi qui génère l'activité du noyau. Cette matière sublimée serait celle qui expulse la chaleur. Mais analysons plus attentivement cette activité.

La première impression est que l'activité du noyau est irrégulière et assez grande. Par conséquent, la matière de force différente apparaît en jets. Comme indiqué, ces jets sont distribués de manière irrégulière et ne représentent pas au total plus de 10% de la surface. Un autre 90% est couvert par une coquille solide sombre. Et quand nous disons sombre, nous voulons dire que cette coquille est aussi noire que le charbon. Son albédo se situe entre 0,062 et 0,04, c'est-à-dire qu'il ne reflète que 2 à 4 % de la lumière qu'il reçoit.

C'est une autre valeur inattendue. On s'attendait à ce que le noyau soit lumineux et cette petite valeur de l'albédo a causé un problème en prenant les photos. L'appareil photo de Giotto était programmé pour suivre le point le plus lumineux. En tant que noyau noir, la caméra se concentre sur le jet le plus lumineux du noyau. Ainsi, sur les photos prises à distance, vous pouvez voir le noyau complet, mais à l'approche d'une partie importante est sorti.

La coquille, quant à elle, est très irrégulière et on y voit des sommets et des vallées, certains en forme de cratère. Mais comment se pose cette coquille sombre et irrégulière?

On croit que le processus de formation est dû au vent solaire et à l'attraction de la gravité du noyau. La matière qui est expulsée du noyau à basse vitesse tombe de nouveau à la surface, formant une parabole en raison de la poussée du vent solaire et de la force de la gravité, qui est très petite. Ainsi, le noyau est en constante rénovation et changement apparent, d'où son irrégularité. L'obscurité est basée sur l'abondance de composés contenant du carbone. Bien que ces composés ne soient pas structurellement compliqués, ils sont plus abondants que prévu, comme déjà commenté, et produisent un effet de serre si la lumière est absorbée sans laisser sortir.

Nous sommes maintenant en mesure de clarifier la formation de jets qui expliquent le processus de refroidissement du noyau. Ceux-ci proviennent principalement dans la zone d'orientation solaire, lorsque la chaleur du rayonnement qui reçoit la carapace basse et sublime les glaces sous-jacentes. Cela nous amène à accepter que la coquille est assez fine, peut-être de 1 cm. Giotto a étudié certains de ces jets dans son approche. Les plus longues étaient plus de 15 km et étaient séparées irrégulièrement. Il est donc à supposer que le noyau n'est pas homogène et que dans certaines régions il y a de la glace sous la coquille et dans d'autres il y a des roches plus abondantes. Les pertes de materi se produiraient dans les zones de glace.

Une fois ces jets connus, la voie s'ouvrit pour clarifier d'autres détails qui n'avaient aucune explication jusqu'alors. Ils seraient la cause du manque d'uniformité des couches entourant la comète et leurs interactions avec le vent solaire. D'autre part, bien que l'irrégularité de la surface du noyau ait été expliquée à travers le bombardement de la matière expulsée du noyau, les cratères qui y sont observés proviennent de l'extraction des jets et non des impacts météorologiques, comme dans le cas de la Lune.

Enfin, nous expliquerons une autre des particularités observées lorsque la comète était encore loin de la Terre : les changements surprenants de luminosité. À plusieurs reprises, il a été observé qu'en très peu de temps (entre 1 et 3 heures) Halley augmentait beaucoup sa luminosité (entre 3 et 5 temps). Ces changements ne peuvent pas être considérés, par exemple, à la suite de la rotation. On croit maintenant que le phénomène consiste en la dispersion de la lumière produite par les poudres de jet occasionnelles.

En lien avec ces pages consacrées à Halley, nous mentionnerons les évaluations des programmes que les scientifiques ont réalisés pour leur étude. Quelques uns ont fait des critiques très dures que ces missions n'aient pas montré de nouvelles que nous ne connaissions pas. Ce n'est pas, cependant, une opinion majoritaire. En général, les résultats sont considérés comme importants, bien que compte tenu des programmes qui ont été organisés, il faut reconnaître qu'ils n'ont pas été très riches. D'autre part, deux jalons se distinguent. La première, le bon comportement des navires spatiaux, en particulier compte tenu de leurs conditions de travail difficiles. La deuxième est la collaboration internationale réalisée. Les tâches de coordination entre les programmes ont été très bien menées, ce qui ouvre de nouvelles voies d'avenir.