Pour la première fois, L'observatoire Neil Gehrels Swift de la NASA a suivi la perte d'eau d'une comète interstellaire alors qu'elle approchait et contournait le Soleil. L'object, 2I/Borisov, a traversé le système solaire fin 2019.

"Borisov ne s'intègre parfaitement dans aucune classe de comètes du système solaire, mais il ne se démarque pas non plus exceptionnellement d'eux, " a déclaré Zexi Xing, un étudiant diplômé de l'Université de Hong Kong et de l'Université Auburn en Alabama qui a dirigé la recherche. "Il existe des comètes connues qui partagent au moins une de ses propriétés."

Les comètes sont des amas gelés de gaz mélangés à de la poussière, souvent appelées « boules de neige sales ». Les scientifiques estiment que des centaines de milliards d'entre eux pourraient orbiter autour du Soleil. Sur la base de la vitesse et du chemin calculé de Borisov, cependant, il doit provenir de l'extérieur du système solaire. La comète n'est que le deuxième visiteur interstellaire connu, découvert deux ans après le premier objet, nommé 'Oumuamua, zippé à travers le système solaire.

L'astronome amateur Gennady Borisov a découvert la comète le 30 août quatre mois avant qu'il ne se rapproche le plus du Soleil. L'identification précoce a donné à plusieurs observatoires spatiaux et terrestres le temps d'effectuer des observations de suivi détaillées. En octobre, scientifiques utilisant l'observatoire Apache Point à Sunspot, Nouveau Mexique, détecté le premier soupçon d'eau de la comète. Dans les mois suivants, Le télescope spatial Hubble de la NASA a pris des images de Borisov alors que la comète filait à environ 100, 000 milles (161, 000 kilomètres) par heure.

Alors qu'une comète s'approche du Soleil, la matière gelée à sa surface, comme le dioxyde de carbone, se réchauffe et commence à se transformer en gaz. Lorsqu'il se trouve à moins de 370 millions de kilomètres du Soleil, l'eau se vaporise. Xing et ses collègues ont confirmé la présence d'eau de Borisov et mesuré ses fluctuations à l'aide de la lumière ultraviolette.

Lorsque la lumière du soleil brise les molécules d'eau, l'un des fragments est hydroxyle, une molécule composée d'un atome d'oxygène et d'un atome d'hydrogène. Swift détecte l'empreinte de la lumière UV émise par l'hydroxyle à l'aide de son télescope ultraviolet/optique (UVOT). Entre septembre et février, L'équipe de Xing a fait six observations de Borisov avec Swift. Ils ont constaté une augmentation de 50 % de la quantité d'hydroxyle (et donc d'eau) produite par Borisov entre le 1er novembre et le 1er décembre. qui n'était qu'à sept jours du contact le plus proche de la comète avec le Soleil.

Au pic d'activité, Borisov a versé huit gallons (30 litres) d'eau par seconde, assez pour remplir une baignoire en 10 secondes environ. Lors de son voyage dans le système solaire, la comète a perdu près de 61 millions de gallons (230 millions de litres) d'eau, assez pour remplir plus de 92 piscines olympiques. En s'éloignant du Soleil, La perte d'eau de Borisov a diminué et l'a fait plus rapidement que n'importe quelle comète précédemment observée. Xing a déclaré que cela pourrait avoir été causé par divers facteurs, y compris l'érosion de surface, changement de rotation et même fragmentation. En réalité, les données de Hubble et d'autres observatoires montrent que des morceaux de la comète se sont détachés fin mars.

« Nous sommes vraiment heureux que le temps de réponse rapide et les capacités UV de Swift aient capturé ces taux de production d'eau, " a déclaré le co-auteur Dennis Bodewits, professeur agrégé de physique à Auburn. "Pour les comètes, nous exprimons la quantité d'autres molécules détectées en rapport avec la quantité d'eau. Cela fournit un contexte très important pour d'autres observations."

Les mesures de production d'eau de Swift ont également aidé l'équipe à calculer que la taille minimale de Borisov est d'un peu moins d'un demi-mile (0,74 kilomètre) de diamètre. L'équipe estime qu'au moins 55% de la surface de Borisov, une superficie à peu près équivalente à la moitié de Central Park, perdait activement de la matière lorsqu'elle était la plus proche du Soleil. C'est au moins 10 fois la surface active de la plupart des comètes du système solaire observées. Borisov diffère également des comètes du système solaire par d'autres aspects. Par exemple, les astronomes travaillant avec Hubble et l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, un radiotélescope au Chili, a découvert que Borisov produisait les plus hauts niveaux de monoxyde de carbone jamais vus depuis une comète à cette distance du Soleil.

Borisov a des traits communs avec les comètes du système solaire, bien que. Son augmentation de la production d'eau à l'approche du Soleil était similaire à celle des objets précédemment observés. Xing et son équipe ont également découvert que d'autres molécules de l'inventaire chimique de Borisov - et leurs abondances - sont similaires aux comètes cultivées localement. Par exemple, en ce qui concerne l'hydroxyle et le cyanogène - un composé composé de carbone et d'azote - Borisov a produit une petite quantité de carbone diatomique, une molécule composée de deux atomes de carbone, et amidogène, une molécule dérivée de l'ammoniac. Environ 25% à 30% de toutes les comètes du système solaire partagent ce trait.

Mais les caractéristiques combinées de Borisov défient le placement dans une seule famille de comètes connue. Les scientifiques réfléchissent encore à ce que cela signifie pour le développement des comètes dans d'autres systèmes planétaires.

Les résultats de l'équipe ont été publiés le 27 avril 2020, numéro de La Lettres de revues astrophysiques et sont disponibles en ligne.

Swift a été développé pour étudier les sursauts gamma, les explosions les plus lumineuses de l'univers. Mais depuis une dizaine d'années, Bodewits l'a utilisé pour en savoir plus sur les comètes lorsqu'elles traversent le système solaire. La plupart des rayons UV sont absorbés par l'atmosphère terrestre, les scientifiques doivent donc rechercher la signature de l'hydroxyle depuis l'espace. Et parce que Swift a une stratégie d'observation flexible et un temps de réaction rapide, il peut effectuer un suivi à long terme de nouvelles cibles intéressantes. Les cinq premières observations de Borisov étaient composées de clichés UVOT pris sur 12 heures, et le dernier était une série d'images capturées sur 24 heures.

"L'équipe n'avait pas imaginé que la mission contribuerait autant à notre compréhension de la science planétaire lors de sa construction, " a déclaré S. Bradley Cenko, chercheur principal de Swift au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. "Mais c'est un bel exemple de personnes qui proposent des moyens créatifs et puissants d'utiliser les capacités disponibles pour faire de la science inattendue et passionnante."