En utilisant les données du Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA, astronomes de l'Université du Maryland (UMD), dans le parc du Collège, Maryland, ont capturé une séquence d'images claire du début à la fin d'une émission explosive de poussière, glace et gaz lors de l'approche rapprochée de la comète 46P/Wirtanen fin 2018. Il s'agit de l'observation la plus complète et la plus détaillée à ce jour de la formation et de la dissipation d'une explosion cométaire naturelle. Les membres de l'équipe ont rendu compte de leurs résultats dans le numéro du 22 novembre de The Lettres de revues astrophysiques .

"TESS passe près d'un mois à la fois à imager une partie du ciel. Sans pauses diurnes ou nocturnes et sans interférences atmosphériques, nous avons un très uniforme, ensemble d'observations de longue durée, " a déclaré Tony Farnham, chercheur au département d'astronomie de l'UMD et auteur principal du document de recherche. "Alors que les comètes tournent autour du Soleil, ils peuvent traverser le champ de vision de TESS. Wirtanen était une priorité pour nous en raison de son approche rapprochée fin 2018, nous avons donc décidé d'utiliser son apparence dans les images TESS comme cas de test pour voir ce que nous pouvions en tirer. Nous l'avons fait et nous avons été très surpris !"

"Alors que TESS est une centrale électrique pour découvrir les planètes en orbite à proximité, étoiles brillantes, sa stratégie d'observation permet tant de science supplémentaire passionnante, " a déclaré Padi Boyd, scientifique du projet TESS du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. « Étant donné que les données du TESS sont rapidement rendues publiques via les archives Mikulski pour les télescopes spatiaux (MAST) de la NASA, c'est passionnant de voir des scientifiques identifier les données qui les intéressent, et ensuite faire toutes sortes de science fortuite supplémentaire au-delà des exoplanètes."

L'activité normale des comètes est entraînée par la lumière du soleil vaporisant les glaces près de la surface du noyau, et les gaz sortants entraînent la poussière du noyau pour former le coma. Cependant, de nombreuses comètes sont connues pour subir des explosions spontanées occasionnelles qui peuvent considérablement, mais augmenter temporairement l'activité de la comète. On ne sait pas actuellement ce qui cause les explosions, mais ils sont liés aux conditions à la surface de la comète. Un certain nombre de mécanismes de déclenchement potentiels ont été proposés, incluant un événement thermal, dans laquelle une vague de chaleur pénètre dans une poche de glaces très volatiles, provoquant la vaporisation rapide de la glace et produisant une explosion d'activité, et un événement mécanique, où une falaise s'effondre, exposer de la glace fraîche à la lumière directe du soleil. Ainsi, études du comportement de l'explosion, en particulier dans les premiers stades d'éclaircissement qui sont difficiles à capturer, peut nous aider à comprendre les propriétés physiques et thermiques de la comète.

Bien que Wirtanen se soit rapproché de la Terre le 16 décembre, 2018, l'explosion s'est produite plus tôt dans son approche, à compter du 26 septembre 2018. L'éclaircissement initial de l'explosion s'est produit en deux phases distinctes, avec un flash d'une heure suivi d'une deuxième étape plus progressive qui a continué à s'éclaircir pendant 8 heures supplémentaires. Cette deuxième étape a probablement été causée par la propagation progressive de la poussière cométaire de l'explosion, ce qui fait que le nuage de poussière réfléchit globalement plus de lumière du soleil. Après avoir atteint la luminosité maximale, la comète s'est évanouie progressivement sur une période de plus de deux semaines. Parce que TESS prend des détails, images composites toutes les 30 minutes, l'équipe a pu visualiser chaque phase dans les moindres détails.

"Avec 20 jours d'images très fréquentes, nous avons pu évaluer très facilement les changements de luminosité. C'est pour cela que TESS a été conçu, pour effectuer son travail principal en tant qu'arpenteur d'exoplanètes, " Farnham a déclaré. "Nous ne pouvons pas prédire quand les explosions de comètes se produiront. Mais même si nous avions d'une manière ou d'une autre la possibilité de programmer ces observations, nous n'aurions pas pu faire mieux en termes de timing. L'explosion s'est produite quelques jours seulement après le début des observations."

L'équipe a généré une estimation approximative de la quantité de matériel qui a pu être éjectée lors de l'explosion, environ un million de kilogrammes (2,2 millions de livres), qui aurait pu laisser un cratère sur la comète d'environ 20 mètres (environ 65 pieds) de diamètre. Une analyse plus poussée des tailles de particules estimées dans la queue de poussière peut aider à améliorer cette estimation. L'observation d'un plus grand nombre de comètes aidera également à déterminer si l'éclaircissement en plusieurs étapes est rare ou courant dans les explosions de comètes.

TESS a également détecté pour la première fois la traînée de poussière de Wirtanen. Contrairement à la queue d'une comète - le jet de gaz et de poussière fine qui suit derrière une comète, grandit à mesure qu'elle s'approche du soleil - la traînée d'une comète est un champ de débris plus gros qui trace la trajectoire orbitale de la comète lorsqu'elle se déplace autour du soleil. Contrairement à une queue, qui change de direction lorsqu'il est soufflé par le vent solaire, l'orientation du sentier reste plus ou moins constante dans le temps.

"La traînée suit de plus près l'orbite de la comète, tandis que la queue en est décalée, car il est poussé par la pression de rayonnement du soleil. Ce qui est important à propos du sentier, c'est qu'il contient le plus gros matériau, " a déclaré Michael Kelley, chercheur associé au département d'astronomie de l'UMD et co-auteur du document de recherche. "La poussière de queue est très fine, un peu comme la fumée. Mais la poussière des sentiers est beaucoup plus grosse, comme du sable et des cailloux. Nous pensons que les comètes perdent la majeure partie de leur masse à cause de leurs traînées de poussière. Quand la Terre se heurte à la traînée de poussière d'une comète, nous avons des pluies de météores."

Alors que la présente étude décrit les premiers résultats, Farnham, Kelley et leurs collègues attendent avec impatience d'autres analyses de Wirtanen, ainsi que d'autres comètes dans le champ de vision de TESS. "Nous ne savons pas non plus ce qui provoque les explosions naturelles et c'est finalement ce que nous voulons trouver, " a déclaré Farnham. " Il y a au moins quatre autres comètes dans la même zone du ciel où TESS a fait ces observations, avec un total d'environ 50 comètes attendues au cours des deux premières années de données TESS. Il y a beaucoup de choses qui peuvent venir de ces données."