C/2001 Q4 (NEAT)

C/2012 F6 (Lemmon) % H2CO ² 0,003 94,3 0,01 32,8 0,02 17 C/2012 S1 (ISON) % H2CO ² 0,1 80,9 0,3 25,9 0,6 12,6

Tableau 3.2 : Valeurs des ² réduits pour les différents pourcentages fixés dans noyau pour une source parente, les profils sont représentés sur la Figure 3.4.

3.3. Source distribuée

3.3.1. C/2001 Q4 (NEAT)

Afin de modéliser la source distribuée de formaldéhyde dans la comète C/2001 Q4 (NEAT), j’ai considéré une distribution en masse et en nombre de particules en fonction de leur taille, mais aussi d’autres paramètres qui leur sont propres, tels que leur vitesse et leur température. J’ai utilisé, dans un premier temps, la distribution en taille et en masse mesurée dans la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, et présentée dans la section 2.3.1 du chapitre 2. Les températures (Figure 3.5.a) ont été calculées lorsque la comète se trouvait à une distance héliocentrique de 0,966 UA, avec une abondance de 70 % en volume de matière organique dans les particules (Levasseur-Regourd et al., 2018), et une porosité de 90 % (Hornung et al., 2016). Ces valeurs sont reprises des mesures pour les particules de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko. Les vitesses (Figure 3.5.b) ont été calculées à partir du modèle de Crifo détaillé dans la section 2.3.3.1 du chapitre 2. Les températures s’étendent de 285K à 690K, et les vitesses de 2,3 m/s à 635 m/s. La masse totale de particules éjectée par le noyau est fixée pour obtenir un rapport poussière sur gaz, ou plus exactement taux de production de

143 poussière sur taux de production de H2O égal à 0,4 en masse. Cette valeur correspond à la valeur minimale de l’intervalle discuté dans le chapitre 2.

Figure 3.5 : Température (a) et vitesse (b) des particules en fonction de leur taille pour la comète C/2001 Q4 (NEAT).

La Figure 3.6 décrit le meilleur ajustement que j’ai obtenu en considérant une source distribuée de formaldéhyde avec 1,44 ± 0,2 % de polyoxyméthylène en masse, soit 4,1.104 g.s-1, présent dans les particules de poussière, et 0,09 ± 0,05 % de formaldéhyde par rapport à l’eau produit en tant que molécule mère. Sur la Figure 3.6, il est possible d’ajuster les observations de façon bien plus satisfaisante avec ce nouveau modèle de source distribuée. De la même manière que pour la source parent, j’ai déterminé le ² réduit, celui-ci vaut 3,6. Cette valeur est bien plus petite dans le cas d’une source distribuée plutôt que dans le cas d’une source parente, pour laquelle ²=17,2. Ainsi, une source distribuée permet un bien meilleur ajustement des observations de formaldéhyde par rapport à une interprétation basée sur une source unique de formaldéhyde en tant que molécule mère.

Compte tenu de l’incertitude quant au modèle de distribution des particules de poussières que j’ai utilisé, j’ai également considéré le cas d’une source distribuée en utilisant la distribution en masse et en nombre mesurée dans la comète de Halley, présentée sur la Figure 2.26, dans la section 2.3.1 du chapitre 2. J’ai fixé exactement les mêmes paramètres, et pourcentages de formaldéhyde et de polyoxyméthylène afin de pouvoir comparer les ² réduits.

144 Figure 3.6 : Densité colonne du formaldéhyde en fonction du paramètre d’impact. Les carrés correspondent aux mesures d’observation du mois de mai 2004. Les points oranges représentent le meilleur ajustement obtenu pour un modèle de source distribuée de formaldéhyde, avec 1,44% de POM en masse sur les particules de poussière et 0,09 % de H2CO par rapport à l’eau en tant que molécule mère.

Figure 3.7 : Densité colonne du formaldéhyde en fonction du paramètre d’impact. Les carrés correspondent aux mesures d’observation du mois de mai 2004. Les points oranges représentent les ajustements obtenus pour un modèle de source distribuée de formaldéhyde : a. avec 1,44 % de POM et 0,09% de H2CO, et b. avec 2% de POM et 0,09% de H2CO.

145 La Figure 3.7.a correspond au profil modélisé à partir d’une source distribuée avec 1,44% de polyoxyméthylène en masse et 0,09% de formaldéhyde par rapport à l’eau pour une distribution en nombre et en masse similaire à celle mesurée dans la comète de Halley. Le ² réduit obtenu vaut 7,9 soit presque deux fois plus que si l’on considère la distribution en taille et en masse mesurées dans la comète 67P. J’ai donc cherché le meilleur fit avec la distribution de Halley, celui-ci est représenté sur la Figure 3.7.b. Cette fois, il faut fixer un pourcentage de polyoxyméthylène de 2 ± 0,3 % en masse, soit 5,7.104 g.s-1, et un pourcentage de formaldéhyde d’environ 0,09 ± 0,05 % par rapport à l’eau, pour un ² réduit égal à 3,3. Seule la quantité de polyoxyméthylène est différente, un peu plus élevée, mais tout en demeurant autour de quelques pourcents.

Finalement, quelle que soit la distribution utilisée, et en considérant les erreurs calculées sur les abondances, les résultats sont similaires pour ce qui concerne la quantité de POM requise pour ajuster les observations. Pour la suite des modélisations, j’ai choisi de travailler avec la distribution en masse et en nombre des particules mesurée dans la comète 67P qui a pu être caractérisée avec bien plus de précision que dans la comète 1P/Halley.

3.3.2. 8P/Tuttle

Les températures et les vitesses utilisées pour la modélisation de la source distribuée de 8P/Tuttle sont représentées sur la Figure 3.8. Les températures (Figure 3.8.a) ont été calculées pour une distance héliocentrique de 1,109 UA, avec la même abondance de matière organique et le même pourcentage de porosité simulée pour la comète C/2001 Q4 (NEAT) (soit 70% de matière organique et 90% de porosité). Les températures maximales sont autour de 650 K et les plus faibles valent environ 285 K. Les vitesses (Figure 3.8.b) ont été calculées à partir du modèle de Crifo, et varie entre 0,5 m/s et 530 m/s. Le rapport poussière sur gaz a été fixé à 1. La distribution des particules utilisée est celle mesurée dans la comète 67P.

146 Le meilleur ajustement aux mesures est obtenu lorsque l’on fixe 0,17 ± 0,09 % de formaldéhyde par rapport à l’eau et 1,7 ± 0,5 % de polyoxyméthylène en masse dans la poussière, soit 1.104 g.s-1. Cette distribution révèle un ² réduit de 0,63, soit une valeur très inférieure au ² réduit calculé pour une source parente (soit 17,5). Le profil est représenté sur la Figure 3.9. Ainsi, dans la comète Tuttle, les observations faites en Décembre 2007 sont très bien expliquées par la présence d’une source distribuée de formaldéhyde avec des quantités de polyoxyméthylène et de formaldéhyde qui semblent être des valeurs cohérentes au vue des résultats présentés dans les comètes 1P/Halley et C/1995 O1 (Hale-Bopp).

Figure 3.9 : Densité colonne du formaldéhyde en fonction du paramètre d’impact dans la comète 8P/Tuttle. Les carrés correspondent aux mesures d’observation du mois de Décembre 2007. Le profil orange représente le meilleur ajustement obtenu pour un modèle de source distribuée de formaldéhyde, avec 1,7% de POM et 0,2% de H2CO.