Reconstruction schématique d'une rencontre de Solar Orbiter avec la queue de gaz ionique de la comète fragmentée C/2019 Y4 (ATLAS). Dans le schéma, les lignes identifient les lignes de champ magnétique interplanétaire dans le vent solaire ; ceux-ci sont drapés autour de la comète et forment la magnéto-queue typique avec une orientation opposée des deux côtés. Les données de Solar Orbiter du magnétomètre MAG de l'Imperial College sont affichées le long de la trajectoire du vaisseau spatial à travers la structure :les flèches indiquent la direction du champ magnétique, et allonger son intensité. La limite nette identifiée entre la queue et le vent solaire ambiant sur le côté drapé est indiquée par la ligne pointillée magenta. Crédit :L. Matteini / Imperial College London
Un survol fortuit de la queue d'une comète désintégrée a offert aux scientifiques une occasion unique d'étudier ces structures remarquables, dans de nouvelles recherches présentées aujourd'hui au National Astronomy Meeting 2021.
La comète ATLAS s'est fragmentée juste avant son approche la plus proche du Soleil l'année dernière, laissant son ancienne queue traîner dans l'espace sous la forme de nuages vaporeux de poussière et de particules chargées. La désintégration a été observée par le télescope spatial Hubble en avril 2020, mais plus récemment, le vaisseau spatial de l'ESA Solar Orbiter a volé près des restes de la queue au cours de sa mission en cours.
Cette rencontre chanceuse a offert aux chercheurs une occasion unique d'étudier la structure d'une queue cométaire isolée. En utilisant les mesures combinées de tous les instruments in-situ de Solar Orbiter, les scientifiques ont reconstitué la rencontre avec la queue d'ATLAS. Le modèle résultant indique que le champ magnétique interplanétaire ambiant porté par le vent solaire « tourne » autour de la comète, et entoure une région de queue centrale avec un champ magnétique plus faible.
Les comètes sont généralement caractérisées par deux queues distinctes; l'un est la queue de poussière brillante et incurvée bien connue, l'autre, généralement plus faible, est la queue ionique. La queue ionique provient de l'interaction entre le gaz cométaire et le vent solaire environnant, le gaz chaud de particules chargées qui souffle constamment du Soleil et imprègne tout le système solaire.
Image du télescope spatial Hubble de la comète C/2019 Y4 (ATLAS), prise le 20 avril 2020, fournissant la vue la plus nette à ce jour de la rupture du noyau solide de la comète. La vue d'aigle de Hubble identifie jusqu'à 30 fragments distincts, et distingue des pièces qui ont à peu près la taille d'une maison. Avant la rupture, le noyau entier de la comète pouvait avoir la longueur d'un ou deux terrains de football. La comète se trouvait à environ 91 millions de miles (146 millions de kilomètres) de la Terre lorsque l'image a été prise. Crédit :NASA / ESA / STScI / D. Jewitt (UCLA)
Lorsque le vent solaire interagit avec un obstacle solide, comme une comète, on pense que son champ magnétique se plie et se « drape » autour de lui. La présence simultanée de drapage de champ magnétique et d'ions cométaires libérés par la fusion du noyau glacé produit alors la deuxième queue ionique caractéristique, qui peut s'étendre sur de grandes distances en aval du noyau de la comète.
Lorenzo Matteini, un physicien solaire à l'Imperial College de Londres et chef de file des travaux, dit que « c'est un événement assez unique, et une opportunité passionnante pour nous d'étudier la composition et la structure des queues de comète avec des détails sans précédent. Avec un peu de chance, avec la sonde solaire Parker et l'orbiteur solaire en orbite autour du Soleil plus près que jamais, ces événements pourraient devenir beaucoup plus fréquents à l'avenir !"
Il s'agit de la première détection de queue de comète à se produire si près du Soleil, bien à l'intérieur de l'orbite de Vénus. C'est aussi l'un des très rares cas où les scientifiques ont pu effectuer des mesures directes à partir d'une comète fragmentée. Les données de cette rencontre devraient contribuer grandement à notre compréhension de l'interaction des comètes avec le vent solaire et de la structure et de la formation de leurs queues ioniques.
