Etude d'emissions gazeuses dans les regions internes de trois cometes : halley, hyakutake et hale-bopp

• Auteur / Autrice : CELINE LAFFONT
• Direction : Jacques Clairemidi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre, océan, espace
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Ces dernieres annees, 3 cometes ont permis d'ameliorer notre connaissance du milieu cometaire : la comete de halley etudiee in-situ en 1986, la comete hyakutake qui s'est beaucoup approchee de la terre en 1996 et la tres active comete hale-bopp en 1997. Des spectres a haute resolution spatiale de la comete de halley ont ete obtenus pendant la mission vega 2 en mars 1986. Dans le proche-uv, plusieurs bandes d'emission apparaissent a des distances cometocentriques inferieures a 3000 km. L'une d'elles, a 323 nm, ne peut etre expliquee par aucune molecule habituellement observee dans les cometes. Elle a aussi ete detectee dans un spectre la veille de la rencontre sonde-comete a 350000 km du noyau, suggerant que les molecules responsables de cette bande ont ete liberees localement, probablement par des grains. Des spectres en phase liquide suggeraient qu'une molecule polycyclique aromatique (pah), le naphtalene, pouvait etre un candidat. Nous avons obtenu des spectres de fluorescence du naphtalene au laboratoire dans des conditions qui simulent la situation cometaire. Le resultat, une bande large centree sur 350 nm, ne permet pas d'expliquer l'emission observee a 323 nm qui demeure non-identifiee. Nous devons noter que les pah forment une famille dans le milieu interstellaire et que les cometes sont formees a partir de matiere interstellaire. Parmi les pah, certains, tels que le methylnaphtalene ou le fluorene, emettent autour de 323 nm en phase liquide et peuvent etre des candidats mais des spectres de fluorescence en phase gazeuse doivent etre obtenus dans des conditions de laboratoire qui simulent l'environnement cometaire. Des spectres iue de la comete hyakutake ont ete obtenus en fevrier et mars 1986. Sa faible distance geocentrique a permis d'observer avec une grande resolution spatiale et d'etudier la coma interne ou sont concentrees les molecules a courte duree de vie liberees par le noyau. C'est le cas de s 2 qui a une duree de vie de 250 s et emet dans la region spectrale enregistree par iue. Nous avons elabore un modele de fluorescence de s 2 dependant du temps qui montre que les molecules atteignent un etat proche de celui de l'equilibre en 200 s. La comparaison entre le spectre calcule et le spectre iue de la comete iras-araki-alcock qui a permis la decouverte de s 2 montre que les molecules sont proches de l'equilibre. Dans les cometes iras-a-a et hyakutake relativement peu actives, les collisions ne ralentissent pas la fluorescence et les molecules ont le temps d'atteindre l'equilibre avant d'etre photodissociees. La comparaison du spectre a l'equilibre avec un spectre iue de la comete hyakutake enregistre pendant une heure, deux jours apres le perigee, suggere que les spectres calcule et observe peuvent etre correles et donne une limite superieure de l'abondance de 0,01% par rapport a l'eau. Cette detection a ete confirmee cinq jours plus tard par des observations avec hst. Les cometes brillantes hyakutake et hale-bopp ont ete observees dans le domaine visible a l'observatoire de haute provence. Des traitements d'image revelent plusieurs structures dans la coma. Dans la comete hyakutake, ce sont des jets de poussiere du cote du soleil, deux condensations le long de la queue et un croissant observe dans l'emission de c 2 entre le noyau et la premiere condensation. Les condensations sont restees alignees dans la queue pendant plusieurs semaines. Ce sont des amas de particules liberes par le noyau et non des fragments solides. Dans la comete hale-bopp, les structures sont des arcs de poussiere regulierement espaces dans l'hemisphere ensoleille et des arcs de c 2 qui s'etendent dans l'autre hemisphere. Notre programme de spectroimagerie a utilise quatre filtres a bande passante etroite. Deux isolent les tetes de bandes (1,1) et (0,0) de c 2 a 513 et 516 nm et deux autres mesurent le continuum a 527 et 682 nm. Le rapport d'intensite i(513 nm)/i(516 nm) donne le degre d'excitation des molecules c 2. I(682 nm)/i(527 nm) donne la couleur de la poussiere et caracterise sa distribution en taille. L'etude de ces 2 parametres a revele la presence de sources etendues ou c 2 a un degre d'excitation eleve. Il est produit par la photolyse de molecules liberees non pas par le noyau mais localement par des grains de poussiere. Dans la comete hyakutake, la source diffuse est le croissant, probablement lie a la liberation des condensations. Dans la comete hale-bopp, elle correspond aux arcs concentriques dans l'hemisphere ensoleille. Les observations des cometes halley (in-situ), hyakutake et hale-bopp ont ameliore notre comprehension du milieu cometaire mais de nombreux problemes resteront sans reponse avant que des sondes spatiales n'aillent explorer des noyaux cometaires.