Photo : Nicolas BIVER

1er décembre 2000

Comète Hale-Bopp (6 avril 1997) Photo : Nicolas BIVERDe nouvelles molécules dans la comète Hale-Bopp plaident pour une origine interstellaire des glaces cométaires Les comètes sont de formidables outils pour la compréhension de la formation du Système Solaire. Elles se sont formées il y a 4,5 milliards d’années, en même temps que le Soleil, dans les régions extérieures de la Nébuleuse Solaire Primitive - vraisemblablement au niveau d’Uranus et de Neptune -, et sont, avec les astéroïdes, les descendants directs des petits corps dont l’agglomération a donné naissance aux planètes. Relégués aux confins du Système Solaire dans un environnement très froid, les noyaux cométaires ont très peu évolué depuis leur formation. L’étude de leur composition chimique nous donne ainsi accès à la composition chimique des régions extérieures de la Nébuleuse Solaire telle qu’elle était il y a 4,5 milliards d’années. Il est essentiel d’établir si cette composition reflète la composition du nuage interstellaire protosolaire ou si elle traduit une chimie qui aurait eu lieu dans la Nébuleuse Primitive, comme celle invoquée dans les régions plus internes pour expliquer, par exemple, la composition des météorites.L’identification des composés volatils présents dans les glaces des noyaux cométaires n’est pas aisée. Le noyau cométaire est trop petit pour être accessible directement, sauf lors d’explorations spatiales. Les composés sont observés à l’état gazeux dans l’atmosphère cométaire. Leur identification spectrale nécessite les techniques spectroscopiques millimétriques, submillimétriques et infrarouge, et l’opportunité de comètes brillantes.Le passage près du Soleil en Avril 1997 de la comète Hale-Bopp - très exceptionnelle par son activité - a permis d’améliorer très spectaculairement notre connaissance des molécules qui composent les glaces cométaires. Des observations de spectroscopie radio à l’interféromètre et au télescope de 30 m de l’Institut de Radioastronomie Millimétrique (IRAM), et au Caltech Submillimeter Observatory (CSO) ont conduit à l’identification de 7 nouvelles molécules : le monoxyde de soufre (SO), le dioxyde de soufre (SO2), l’acide formique (HCOOH), le formamide (NH2CHO) le cyanoacétylène (HC3N), le formiate de méthyle (HCOOCH3) et l’éthanal (CH3CHO). Ces observations ont également permis de confirmer la présence de HNCO et OCS, qui avaient été identifiées un an auparavant dans la comète Hyakutake. Deux douzaines de molécules sont maintenant identifiées dans les comètes.Plusieurs des molécules cométaires n’ont jamais été observées dans d’autres objets du Système Solaire alors qu’elles sont présentes dans les régions de formation d’étoiles du milieu interstellaire, plus spécifiquement dans les coeurs chauds moléculaires. Ces régions denses sont chauffées par le rayonnement d’étoiles de forte masse tout juste formées. Leur composition diffère de celle des nuages froids moléculaires par la présence en abondance de molécules hydrogénées, telles que H2O, NH3, CH3OH et H2S, et de molécules organiques complexes, en particulier celles détectées dans la comète Hale-Bopp. Une grande majorité de ces molécules ont été vraisemblablement synthétisées à la surface des grains interstellaires et relâchées dans la phase gazeuse des coeurs chauds moléculaires par sublimation. Les rapports de mélange dans les glaces cométaires présentent de fortes similitudes avec ceux mesurés dans les coeurs chauds moléculaires (cf. la figure ci-dessus pour les molécules organiques). L’identification par le télescope spatial infrarouge ISO de quelques composés simples constituant les glaces interstellaires avait permis de souligner des analogies de composition entre glaces interstellaires et glaces cométaires pour les constituants prépondérants. La comparaison avec les coeurs chauds moléculaires étend cette analogie à l’ensemble des molécules détectées dans les comètes. Ceci plaide en faveur d’une formation des molécules cométaires dans le nuage protosolaire, ou en tout cas par des processus très similaires à ceux rencontrés dans le milieu interstellaire : réactions ion-molécule et à la surface des grains, par opposition aux réactions neutre-neutre dominantes dans la Nébuleuse Solaire interne. ----
Référence : Bockelée-Morvan, D., Lis, D. C., Wink, J. E., Despois, D., Crovisier, J., Bachiller, R., Benford, D. J., Biver, N., Colom, P., Davies, J. K., Gérard, E., Germain, B., Houde, M., Mehringer, D., Moreno, R., Paubert, G., Phillips, T. G., Rauer, H. : 2000, New molecules found in comet C/1995 O1 (Hale-Bopp). Investigating the link between cometary and interstellar material. Astronomy and Astrophysics 353, 1101Pour en savoir plus sur la campagne d’observations de la comète Hale-Bopp.Contacts : Dominique Bockelée-Morvan, Jacques Crovisier, Observatoire de Paris, ARPEGES

Dernière modification le 22 février 2013

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1er décembre 2000

Photograph : Nicolas Biver New molecules in comet Hale-Bopp plead for an interstellar origin of the cometary ices Comets are formidable tools for the comprehension of the formation of the Solar system. They were formed 4.5 billion years ago, at the same time as the Sun, in the outer parts of the Primitive Solar Nebula - probably at the distance of Uranus and Neptune -, and are, with the asteroids, the direct descendants of the small bodies whose agglomeration gave rise to planets. Relegated to the borders of the Solar system in a very cold environment, the cometary cores evolved very little since their formation. The study of their chemical composition thus gives us access to the chemical composition of the outer parts of the Solar Nebula such as it was 4.5 billion years ago. It is essential to establish whether this composition reflects the composition of the interstellar protosolar cloud or whether it reveals the chemistry which would have taken place in the Primitive Nebula, like that invoked in the inner parts to explain, for example, the composition of the meteorites. The identification of volatile compounds present in the ices of cometary cores is not easy. The cometary core is too small to be accessible directly, except during space explorations. The compounds are observed in a gaseous state in the cometary atmosphere. Their spectral identification requires millimetric, submillimetric and infrared spectroscopic techniques, and requires bright comets. The passage close to the Sun in April 1997 of comet Hale-Bopp - very exceptional by its activity - made it possible very spectacular improvements of our knowledge of the molecules which compose the cometary ices. Observations of radio spectroscopy at the interferometer and 30m telescope of the Institut de RAdioastronomie Millimetrique (IRAM), and at Caltech Submillimeter Observatory (CSO) led to the identification of 7 new molecules : the sulphur monoxide (SO), the sulphur dioxide (SO 2 ), formic acid (HCOOH), formamide (NH 2 CHO) cyanoacetylene (HC 3 N), the methyl formate (HCOOCH 3 ) and the ethanal (CH 3 CHO). These observations also made it possible to confirm the presence of HNCO and OCS, which had been identified one year before in comet Hyakutake. Two dozen molecules are now identified in comets. Several of the cometary molecules were never observed in other objects of the Solar system whereas they are present in the star forming regions of the interstellar medium, more specifically in the molecular hot cores. These dense areas are heated by the radiation of recently formed massive stars. Their composition differs from that of the molecular cold clouds by the presence in abundance of hydrogenated molecules, such as H2O, NH3, CH3OH and H2S, and of complex organic molecules, in particular those detected in comet Hale-Bopp. A great majority of these molecules were probably synthesized on the surface of the interstellar grains and were released in the gas phase of the molecular hot cores by sublimation. The abundance ratios in the cometary ices present strong similarities with those measured in the molecular hot cores (cf the figure above for the organic molecules). The identification by the infra-red telescope onboard the satellite ISO of some simple compounds constituting the interstellar ices had made it possible to underline analogies of composition between interstellar ices and cometary ices for the major components. The comparison with the molecular hot cores extends this analogy to all molecules detected in comets. This pleads in favour of a formation of the cometary molecules in the protosolar cloud, or in any case by processes very similar to those met in the interstellar medium : ion-molecule reactions and on the grains surface, in opposition to neutral-neutral reactions in the inner Solar Nebula.

Reference :

Bockelée-Morvan, D., Lis, D. C., Wink, J. E., Despois, D., Crovisier, J ., Bachiller, R., Benford, D. J., Biver, N., Colom, P., Davies, J. K., Gérard, E., Ge rmain, B., Houde, M., Mehringer, D., Moreno, R., Paubert, G., Phillips, T. G., Rauer, H. : 2000, New molecules found in comet C/1995 O1 (Hale-Bopp). Investigating the link between cometary and interstellar material. Astronomy and Astroph ysics 353 , 1101 To know more about the observational campaign of comet Hale-Bopp. Contacts : Dominique Bockelée-Morvan, Jacques Crovisier, Observatoire de Paris, ARPEGES

Dernière modification le 4 mars 2013