Il y a des comètes qui visitent périodiquement les cieux, et d'autres, qui ne font que les traverser sous tous les angles possibles, une seule fois et à jamais, sans qu'on sache ce qu'elles deviennent. Mais les comètes quel que soit leur destin semblent bien s'inviter à partager celui des humains, d'une manière ou d'une autre - variable selon les époques. Tout au long de l'histoire, les connaissances et les fantasmes qui leurs sont attachés n'ont cessé ainsi de s'entremêler. 

D'abord considérées comme de simples exhalaisons de l'atmosphères terrestres, elles ont fini par être admise au rang d'astres comme les autres. Ou presque. Elles obéissaient sans doute à l'attraction universelle. Mais quelle était donc leur taille réelle, leur masse, leur composition chimique? Au fil des époques, chaque question  a obtenu sa réponse, mais n'est jamais parvenu à dissiper complètement les angoisses que le passage impromptu de ces astres vagabonds suscite. Parfois même, à parcourir leur histoire, il semble que mieux on connaît les comètes, et plus on se trouve des raisons de les redouter... 

Dates clés :

350 av. J.-C. - Aristote voit dans les comètes des émanations atmosphériques.

1577 - Tycho Brahé et Maestlin déduisent de l'absence de parallaxe d'une comète qu'il s'agit d'un astre et non d'un phénomène atmosphérique.

1682  - Edmund Halley, sur la base de la théorie de Newton, prédit le retour périodique de la comète qui porte son nom.

1858  - Le premier spectre d'une comète (celui de la comète de Biela) est obtenu.

1950  - Fred Whipple propose son modèle de noyau cométaire conçu comme une "boule de neige sale".

1986 - La comète de Halley est approchée par plusieurs sondes spatiales. Son noyau est photographié.

2001 - Survol de la comète de Borrelly par la sonde Deep Space 1.

2004 - Rencontre de la sonde Stardust avec le noyau de la comète Wild 2.
 

Aspects de quelques comètes historiques.

Les comètes apparaissent dans le ciel nocturne. Elles sont imprévisibles, souvent spectaculaires par leur brillance et leur queue qui s'étire sur des millions de kilomètres. Pendant des millénaires, les cultures humaines les regardent avec fascination et crainte. Elles sont vues comme des présages, des signes divins, souvent annonciateurs de catastrophes ou de changements majeurs. On les considère généralement comme des phénomènes situés dans l'atmosphère terrestre, des vapeurs enflammées ou des exhalaisons terrestres s'élevant et s'enflammant. Aristote, dont les idées vont dominer la pensée occidentale pendant des siècles, théorisent qu'elles sont bien des phénomènes sublunaire, formés par la montée de vapeurs sèches depuis la Terre.

Cette vision atmosphérique perdure jusqu'à la Renaissance, moment où l'observation scientifique commence à contester les anciennes doctrines. Le tournant majeur intervient au XVI^e siècle. Tycho Brahe observe avec une précision remarquable la Grande Comète de 1577. Il utilise la méthode de la parallaxe stellaire – en observant la comète depuis différents points sur Terre (ou plus précisément, en comparant ses observations avec celles d'autres astronomes), il mesure le léger décalage apparent de sa position par rapport aux étoiles lointaines. Si la comète était proche, comme la Lune ou un phénomène atmosphérique, sa parallaxe serait importante. Les mesures de Tycho montrent une parallaxe négligeable. La conclusion est radicale : la comète est beaucoup plus éloignée que la Lune. Elle se situe dans la sphère céleste, au-delà de l'atmosphère terrestre. C'est une première rupture fondamentale avec la physique aristotélicienne.

Après Tycho, Johannes Kepler, malgré ses lois révolutionnaires sur le mouvement planétaire, reste quelque peu perplexe face aux comètes, pensant qu'elles se déplacent parfois en ligne droite à travers le cosmos. La compréhension définitive de leur mouvement vient avec Isaac Newton à la fin du XVII^e siècle. Avec sa loi universelle de la gravitation, publiée dans ses Principia Mathematica, Newton démontre que tous les corps célestes, y compris les comètes, sont soumis à la même force d'attraction que celle qui fait tomber une pomme sur Terre. Il explique que les comètes ne suivent pas des trajectoires aléatoires, mais des orbites bien définies autour du Soleil, le plus souvent des ellipses très allongées, des paraboles ou des hyperboles. Il applique sa théorie pour calculer l'orbite de la Grande Comète de 1680.

L'application la plus célèbre et la plus prédictive de la théorie newtonienne est l'œuvre d'Edmond Halley, astronome et ami de Newton. Halley examine les registres d'anciennes observations cométaires et remarque que les comètes vues en 1531, 1607 et 1682 ont des orbites très similaires. Il émet alors l'hypothèse audacieuse qu'il s'agit d'une seule et même comète, revenant périodiquement. Utilisant les méthodes de calcul de Newton, il prédit son prochain retour pour l'année 1758. L'attente dure des décennies. La comète réapparaît bien comme prédit, fin 1758 et début 1759, après la mort de Halley. C'est un triomphe éclatant pour la mécanique céleste newtonienne et cela établit sans conteste que certaines comètes sont des membres permanents du système solaire, suivant des orbites stables et prévisibles. La comète est baptisée Comète de Halley en son honneur.

Aus XVIII^e et s, avec l'amélioration des télescopes, les astronomes observent les comètes avec plus de détails. Ils décrivent leur structure typique : un point brillant central, le noyau, entouré d'une nébulosité diffuse, la coma ou chevelure, et souvent une ou plusieurs queues spectaculaires qui s'étendent loin dans l'espace, toujours orientées à l'opposé du Soleil. La question de leur composition demeure un mystère. L'avènement de la spectroscopie au XIX^e siècle permet une analyse chimique de la lumière émise par les comètes. On identifie la présence de divers gaz, notamment des composés carbonés comme le cyanogène et le monoxyde de carbone.

Dans les années 1950, l'astronome américain Fred Whipple propose un modèle qui devient la norme : le modèle de la "boule de neige sale" (dirty snowball). Selon ce modèle, le noyau cométaire est un conglomérat de glace d'eau, de glace de gaz (comme le dioxyde de carbone, le monoxyde de carbone, le méthane) et de poussière rocheuse mélangées. Lorsque la comète s'approche du Soleil, la chaleur solaire fait sublimer (passer directement de l'état solide à gazeux) les glaces. Ce gaz s'échappe du noyau en emportant avec lui des particules de poussière, formant la coma et les queues. Le vent solaire et la pression de radiation solaire poussent ces matériaux loin du noyau pour former les queues distinctes : la queue de gaz ionisé, souvent bleue et rectiligne, poussée par le vent solaire, et la queue de poussière, souvent blanche/jaune et courbe, poussée par la pression de radiation solaire. Ce modèle explique remarquablement bien l'apparence et le comportement des comètes observées.

Parallèlement à la composition, la question de l'origine des comètes se pose. En 1950, l'astronome néerlandais Jan Oort émet l'hypothèse audacieuse d'un vaste réservoir sphérique de milliards de noyaux cométaires, situé aux confins du système solaire, bien au-delà de l'orbite de Pluton (qui est encore considérée comme une planète à l'époque) : le nuage d'Oort. De temps à autre, des perturbations gravitationnelles (passages d'étoiles proches, nuages moléculaires) envoient certains de ces noyaux glacés vers l'intérieur du système solaire, où ils deviennent des comètes à longue période. Pour expliquer les comètes à courte période, l'hypothèse d'un autre réservoir, en forme de disque plat au-delà de Neptune, est avancée, notamment par Gerard Kuiper dans les années 1950. Cette ceinture de Kuiper est confirmée dans les années 1990 avec la découverte de nombreux corps glacés dans cette région.

L'ère spatiale marque une nouvelle révolution dans l'étude des comètes. Pour la première fois, il devient possible de les explorer de près, de ne plus se contenter d'observations terrestres ou orbitales lointaines. En 1986, une armada de sondes spatiales venues de différentes agences (Giotto de l'ESA, Vega 1 et 2 de l'URSS, Suisei et Sakigake du Japon, ICE des États-Unis) rencontrent la célèbre Comète de Halley lors de son retour. La mission Giotto envoie les premières images rapprochées du noyau cométaire : il n'est pas une boule de neige uniforme, mais un objet sombre, de forme irrégulière, à la surface rugueuse d'où s'échappent des jets localisés de gaz et de poussière. Les missions futures vont encore plus loin.

La mission Deep Impact de la NASA, en 2005, projette un impacteur sur la comète Tempel 1 pour étudier la composition de son sous-sol. La mission Rosetta de l'ESA représente un aboutissement majeur : lancée en 2004, elle atteint la comète 67P/Churyumov–Gerasimenko en 2014, se place en orbite autour d'elle et y dépose même un petit atterrisseur, Philae. Rosetta étudie la comète pendant plus de deux ans, collectant une quantité phénoménale de données. Elle révèle un noyau bilobé complexe, probablement formé par la fusion douce de deux objets distincts. Elle détecte une variété de molécules organiques, certaines prébiotiques, renforçant l'idée que les comètes ont pu apporter des ingrédients essentiels à la vie sur Terre primitive. Elle montre que l'activité du noyau est très hétérogène, concentrée sur certaines zones actives.

Aujourd'hui, l'étude des comètes continue d'être un domaine très actif de l'astronomie. Elles sont considérées comme des vestiges primitifs de la nébuleuse solaire originelle, des capsules temporelles qui conservent des matériaux inchangés depuis la formation du système solaire il y a 4,6 milliards d'années. Elles fournissent des indices précieux sur les conditions qui régnaient lors de cette période, sur la composition des éléments primordiaux et sur les processus qui ont mené à la formation des planètes. Elles restent des objets d'une grande beauté et d'un intérêt scientifique majeur, des témoins silencieux de l'histoire cosmique qui continuent de révéler leurs secrets à travers l'observation et l'exploration spatiale.