La comète 17P/Holmes vue par le télescope spatial Hubble. Crédit :NASA, ESA, H. Tisserand, A. teinturier
Les scientifiques de la FEFU développent une méthodologie pour calculer le rapport de la poussière et du gaz dans les comas et les queues des comètes. Cela révélera plus sur l'histoire du système solaire et son développement, ainsi que de comprendre les processus qui ont pris part aux différentes étapes de l'évolution universelle.
Une équipe de scientifiques de l'Université fédérale d'Extrême-Orient (FEFU) sous la supervision de l'astrophysicien Evgenij Zubko, Doctorat., un scientifique principal de l'École des sciences naturelles de la FEFU, tente de résoudre un problème fondamental de l'astrophysique moderne :évaluer la réflectivité des particules de poussière cosmiques et leur capacité à diffuser la lumière des étoiles. Faire cela, les scientifiques étudient les caractéristiques optiques des particules de poussière dans les comae et les queues des comètes.
La méthodologie en cours de développement est basée sur l'effet Umov, une corrélation inverse entre la réflectivité d'un corps et le degré de polarisation linéaire de la lumière diffusée par celui-ci. Plus un objet est brillant, plus sa polarisation est faible. Cette relation a été formulée pour la première fois par le physicien russe Nikolay Umov en 1905.
Selon Evgenij Zubko, l'effet Umov n'était auparavant étudié que pour les surfaces, comme le régolithe lunaire et les surfaces des astéroïdes. L'explication de cet effet, donné dans les années 1960 et 1970, exclu son application aux particules de poussière individuelles qui composent le régolithe. Cependant, l'équipe a conclu que l'effet Umov est presque également applicable aux particules individuelles et aux surfaces en général.
Précédemment, les chercheurs ont conclu que l'effet Umov se maintient dans un nuage clairsemé et homogène de poussière spatiale. Dans l'article publié dans le 11 juillet édition imprimée 2018 de Avis mensuels de la Royal Astronomical Society , les scientifiques ont suggéré que cet effet physique pourrait également s'appliquer aux nuages caractéristiques des comae et des queues de comètes constitués de deux types de particules de poussière. L'effet Umov devrait également être observé dans les nuages à trois composantes de poussière cosmique qui sont typiques des disques protoplanétaires.
En étudiant le degré de polarisation linéaire acquis par la lumière solaire lorsqu'elle est diffusée par des particules de poussières cométaires, les scientifiques peuvent donner une estimation fiable de l'albédo ou de la réflectivité des particules. Cette caractéristique est extrêmement importante pour récupérer le volume total de poussière expulsé d'une comète. Ce dernier paramètre permet aux scientifiques d'améliorer les méthodes existantes d'estimation du rapport volume poussière/gaz dans les comae cométaires. C'est l'une des caractéristiques les plus importantes de l'évolution cométaire - par exemple, il pourrait indiquer l'endroit dans le système solaire dans lequel la comète s'est formée.
« Connaissant le rapport entre les volumes de poussières et de gaz éjectés, nous pouvons mieux comprendre les étapes évolutives franchies par les différentes comètes et les circonstances de la formation du système solaire. Cependant, alors qu'il est facile de calculer le volume de gaz dans une comète, dans le cas de particules de poussière, c'est beaucoup plus compliqué, " a déclaré Evgenij Zubko. " Lorsque nous mesurons la lumière du soleil réfléchie par le coma, nous devons comprendre le nombre de particules de poussière qui contribuent à la diffusion de la lumière. Leur albédo ou réflectivité est la donnée clé dont nous avons besoin pour répondre à cette question. Cependant, différentes particules de poussière se comportent également différemment, et la différence de réflectivité des particules sombres et lumineuses dans les comètes peut dépasser 10 fois. C'est un problème courant de nos jours, qui se pose également dans d'autres domaines de l'astrophysique, comme l'évaluation des volumes de matière dans les disques protoplanétaires autour d'autres étoiles. Nous nous efforçons de comprendre la valeur de cet albédo et utilisons des méthodes supplémentaires pour le faire, en particulier, polarimétrie pour mesurer le degré de polarisation linéaire et, récupérer ainsi la réflectivité des particules de poussière cométaire basée sur l'effet Umov."
La comète Garradd et le cintre. Crédit :Rogelio Bernal Andreo
Il y a encore beaucoup à découvrir au cours de ce travail. "Nous poursuivons littéralement un fantôme, " dit le scientifique. Il a également souligné que pour réaliser une percée dans ce domaine d'études, il fallait une collaboration entre des groupes d'astrophysiciens de différentes parties du monde.
La méthodologie d'analyse basée sur l'effet Umov peut également servir de clé pour comprendre les processus de formation et d'évolution d'autres systèmes planétaires, et donc le système solaire, également. Selon Evgenij Zubko, la valeur de l'effet Umov pour la science en général est aussi importante que l'importance de la méthode d'analyse spectrale développée par Gustav Kirchhoff. Alors que l'analyse spectrale révèle les compositions chimiques des corps distants en fonction de la lumière réfléchie par eux, l'effet Umov peut révéler leur taille.
