Les comètes sont connues pour avoir du tempérament. Alors qu'ils surgissent des bords extérieurs de notre système solaire, ces corps glacés commencent à cracher du gaz et de la poussière à mesure qu'ils s'approchent du soleil. Leurs explosions lumineuses peuvent donner lieu à des vues spectaculaires qui ornent le ciel nocturne pendant des jours, semaines voire des mois.

Mais les comètes ne naissent pas comme ça, et leur chemin de leur emplacement de formation d'origine vers le système solaire interne a été débattue pendant longtemps. Les comètes sont d'un grand intérêt pour les planétologues car elles sont probablement les restes les plus vierges de matière laissée par la naissance de notre système solaire.

Dans une étude publiée dans le Lettres de revues astrophysiques , une équipe de chercheurs comprenant Kathryn Volk et Walter Harris du Laboratoire lunaire et planétaire de l'Université d'Arizona rapporte la découverte d'une région orbitale juste au-delà de Jupiter qui agit comme une "passerelle cométaire". Cette voie canalise des corps glacés appelés centaures de la région des planètes géantes - Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune—dans le système solaire intérieur, où ils peuvent devenir des visiteurs réguliers du voisinage de la Terre, cosmiquement parlant.

Grossièrement en forme de beignet imaginaire encerclant la zone, la passerelle a été découverte dans le cadre d'une simulation de centaures, petits corps glacés voyageant sur des orbites chaotiques entre Jupiter et Neptune.

Centaures:Icy Rogues sur Haphazard Trails

On pense que les centaures sont originaires de la ceinture de Kuiper, une région peuplée d'objets glacés au-delà de Neptune et s'étendant sur environ 50 unités astronomiques, soit 50 fois la distance moyenne entre le soleil et la Terre. Des rencontres rapprochées avec Neptune poussent certains d'entre eux sur des trajectoires intérieures, et ils deviennent des centaures, qui agissent comme la population source d'environ 1, 000 comètes à courte période qui tournent autour du système solaire interne. Ces comètes, également connues sous le nom de comètes de la famille Jupiter, ou JFC, comprennent les comètes visitées par des missions spatiales telles que Tempel 1 (Deep Impact), Wild 2 (Stardust) et 67P/Churyumov-Gerasimenko (Rosetta).

"La nature chaotique de leurs orbites obscurcit les chemins exacts que suivent ces centaures pour devenir des JFC, " dit Volk, un co-auteur de l'article et un scientifique associé qui étudie les objets de la ceinture de Kuiper, la dynamique planétaire et les planètes en dehors de notre système solaire. "Cela rend difficile de savoir d'où ils viennent exactement et où ils pourraient aller à l'avenir."

Bousculé par les champs gravitationnels de plusieurs planètes géantes voisines - Jupiter, Saturne et Neptune - les centaures n'ont pas tendance à rester, faire un quartier à forte rotation, dit Harris.

"Ils vibrent pendant quelques millions d'années, peut-être quelques dizaines de millions d'années, mais aucun d'eux n'était là même près du moment où le système solaire s'est formé, " il a dit.

"Nous connaissons 300 centaures que nous pouvons voir à travers des télescopes, mais ce n'est que la pointe d'un iceberg d'environ 10 millions de tels objets, ", a ajouté Harris.

"La plupart des centaures que nous connaissons n'ont été découverts que lorsque les CCD sont devenus disponibles, de plus, vous avez besoin de l'aide d'un ordinateur pour rechercher ces objets, " a déclaré Volk. " Mais il y a un biais important dans les observations parce que les petits objets ne sont tout simplement pas assez brillants pour être détectés. "

Où les comètes vont mourir

Chaque passage autour du soleil inflige plus d'usure à une comète jusqu'à ce qu'elle finisse par se briser, a une rencontre rapprochée avec une planète qui l'éjecte du système solaire interne, ou ses volatiles, principalement du gaz et de l'eau, sont épuisés.

"Souvent, une grande partie de la poussière reste et recouvre la surface, donc la comète ne chauffe plus beaucoup et elle se met en sommeil, ", a déclaré Harris.

Par un mécanisme, un approvisionnement régulier de "bébés comètes" doit remplacer celles qui ont suivi leur cours, "mais jusqu'à maintenant, nous ne savions pas d'où ils venaient, " il ajouta.

Pour mieux comprendre comment les centaures deviennent des JFC, l'équipe de recherche s'est concentrée sur la création de simulations informatiques qui pourraient reproduire l'orbite de 29P/Schwassmann-Wachmann 1, ou SW1, un centaure découvert en 1927 et dont on pense qu'il mesure environ 40 milles de diamètre.

SW1 a longtemps intrigué les astronomes avec sa forte activité et ses fréquentes explosions explosives malgré le fait qu'il soit trop loin du soleil pour que la glace d'eau fonde. Son orbite et son activité placent SW1 dans un juste milieu évolutif entre les autres centaures et les JFC, et l'objectif initial de l'enquête était d'explorer si les circonstances actuelles de SW1 étaient compatibles avec la progression orbitale des autres centaures.

Pour y parvenir, l'équipe a modélisé l'évolution des corps au-delà de l'orbite de Neptune, à travers la région de la planète géante et à l'intérieur de l'orbite de Jupiter.

"Les résultats de notre simulation comprenaient plusieurs découvertes qui modifient fondamentalement notre compréhension de l'évolution des comètes, " dit Harris. " Parmi les nouveaux centaures suivis par la simulation, plus d'une personne sur cinq s'est retrouvée sur une orbite similaire à celle de SW1 à un moment donné de son évolution."

En d'autres termes, même si SW1 semble être le seul grand centaure de la poignée d'objets actuellement connus pour occuper le "berceau des comètes, " ce n'est pas la valeur aberrante qu'on pensait être, mais plutôt ordinaire pour un centaure, selon Harris.

En plus du caractère banal de l'orbite de SW1, les simulations ont conduit à une découverte encore plus surprenante.

"Centaurs passing through this region are the source of more than two-thirds of all Jupiter-family comets, " Harris said, "making this the primary gateway through which these comets are produced."

"Historically, our assumption has been that the region around Jupiter is fairly empty, cleaned out by the giant planet's gravity, but our results teach us that there is a region that is constantly being fed, " Volk says.

This constant source of new objects may help explain the surprising rate of icy body impacts with Jupiter, such as the famous Shoemaker-Levy 9 event in 1994.

A Comet Worthy of Worship

Based on estimates and calculations of the number and size of objects entering, inhabiting and leaving the gateway region, the study predicted it should sustain an average population of about 1, 000 Jupiter-family objects, not too far off the 500 that astronomers have found so far.

The results also showed that the gateway region triggers a rapid transition:once a centaur has entered it, it is very likely to become a JFC within a few thousand years, a blink of an eye in solar system timeframes.

The calculations suggest that an object of SW1's size should enter the region every 50, 000 years, making it likely that SW1 is the largest centaur to begin this transition in all of recorded human history, Harris and Volk suggest. In fact, SW1 could be on its way to becoming a "super comet" within a few thousand years.

Comparable in size and activity to comet Hale-Bopp, one of the brightest comets of the 20th century, SW1 has a 70% chance of becoming what could potentially amount to the most spectacular comet humankind has ever seen, the authors suggest.

"Our descendants could be seeing a comet 10 to 100 times more active than the famous Halley comet, " Harris said, "except SW1 would be returning every six to 10 years instead of every 75."

"If there had been a comet this bright in the last 10, 000 years we would know about it, " Volk said.

"We take this as strong evidence that a similar event has not happened at least since then, " Harris said, "because ancient civilizations would not only have recorded the comet, they may have worshiped it!"