Une équipe de recherche dirigée par l'Observatoire astronomique de Shanghai de l'Académie chinoise des sciences a utilisé le radiotélescope Tianma pour effectuer des observations radio multibandes de la comète de retour 12P/Pons-Brooks (12P). Ils ont mesuré son taux de production d’eau lors d’activités explosives et ont réalisé à ce jour la détection la plus lointaine de molécules d’ammoniac dans une comète de type Halley. Les résultats sont publiés dans Astronomie et astrophysique.
Les comètes contiennent une grande variété de composants glacés remontant à la formation du système solaire. À mesure qu’ils s’approchent du soleil, ces composants se subliment sous l’effet du chauffage solaire, entraînant diverses activités cométaires. La présence de ces glaces volatiles indique que les comètes n'ont pas subi d'évolution thermique significative depuis leur formation. L'étude de la composition des glaces des comètes fournit des informations cruciales sur les conditions thermiques et chimiques du système solaire primordial il y a 4,6 milliards d'années.
12P est une comète de type Halley avec une période orbitale d'environ 71 ans. Depuis sa découverte en 1812, il présente de multiples explosions à chaque retour, une caractéristique distinctive dont la cause reste inconnue. Lors de son retour en 2024, 12P a de nouveau connu de fréquentes explosions, se manifestant par des augmentations à court terme de la luminosité globale. Comme les explosions impliquent souvent la libération d'une plus grande quantité de gaz du noyau, la période d'explosion du 12P offre une excellente opportunité de surveiller sa composition gazeuse et ses changements, ainsi que d'analyser les mécanismes et les sources matérielles des explosions.
De fin 2023 à début 2024, les chercheurs ont mené une série d’observations radio en bande L et en bande K à l’aide du télescope Tianma. Dans la bande L, ils ont détecté la raie spectrale d’hydroxyle (OH) de 18 cm du 12P, qui est un produit de photodissociation de la vapeur d’eau. À l’aide d’une modélisation du transfert radiatif, ils ont déterminé le taux de production d’eau et la vitesse d’expansion du gaz du 12P avant et après plusieurs explosions.
En combinant ces résultats avec des recherches antérieures, ils ont caractérisé les changements d'activité à court et à long terme du 12P influencés par les explosions. À une distance héliocentrique de 1 UA, 12P peut libérer plus de 5 tonnes de vapeur d'eau par seconde, un niveau dépassant celui de la plupart des comètes à courte période et de certaines comètes à longue période, démontrant clairement la forte activité de 12P. Lors d'explosions, l'activité du 12P (en prenant l'eau comme exemple) peut approximativement doubler.
Les observations en bande K ont détecté pour la première fois des molécules d'ammoniac (NH₃) dans une comète de type Halley à des longueurs d'onde radio avec un degré de confiance de 3σ, marquant la détection d'ammoniac par ondes radio la plus éloignée dans une comète. Les chercheurs ont mesuré le taux de production de NH₃ et son abondance relative au cours de l'une des périodes d'explosion du 12P et ont découvert que l'abondance relative de NH₃ se situe à un niveau élevé parmi les comètes. NH₃ a une température de sublimation relativement basse.
Pour les comètes à courte période comme 12P, où des substances plus volatiles telles que le CO et le CO₂ pourraient avoir été épuisées, la forte abondance de NH₃ et sa distribution dans le noyau pourraient expliquer les fréquentes explosions de 12P.
Cette étude révèle l'évolution de la libération de matière lors des explosions de 12P et fournit de nouvelles preuves observationnelles pour comprendre les mécanismes de l'activité cométaire et leur composition interne.
