Les comètes proviennent principalement de deux réservoirs majeurs situés aux confins du Système solaire : la ceinture de Kuiper et le nuage d’Oort. Leur origine et leur évolution sont liées à la dynamique gravitationnelle du Système solaire primitif et à la distribution des glaces dans les régions froides.
La ceinture de Kuiper est une région en forme de disque située au-delà de l'orbite de Neptune, entre 30 et 50 unités astronomiques (UA) du Soleil. Elle contient des milliards de petits corps glacés.
Le nuage d’Oort est une hypothétique sphère gravitationnelle qui entoure le Système solaire jusqu’à une distance d’environ 100 000 UA. Il serait constitué de plusieurs milliards de petits corps glacés.
Le 21 septembre 2012, deux astronomes amateurs, Artyom Novichonok (Russie) et Vitali Nevski (Biélorussie), découvrent un objet particulièrement brillant à l’aide du télescope de l’International Scientific Optical Network (ISON) situé près de Kislovodsk. Cette comète, cataloguée officiellement C/2012 S1 (ISON), suscite immédiatement l’intérêt de la communauté scientifique : sa trajectoire fortement elliptique laisse penser qu’il s’agit d’une comète dynamique nouvelle, issue du nuage d’Oort, se dirigeant pour la première fois vers le Soleil.
La comète ISON suit une orbite très excentrique (e ≈ 1), typique des comètes à longue période provenant du nuage d’Oort. Son passage au périhélie était prévu pour le 28 novembre 2013, à une distance d’environ 1,16 million de kilomètres de la surface solaire (soit 0,0124 UA). Elle devait alors frôler le Soleil à très grande vitesse (environ 377 km/s), tout en subissant un échauffement extrême susceptible de vaporiser une grande partie de ses glaces volatiles, libérant une chevelure potentiellement spectaculaire.
D’un point de vue physique, les premières observations estimaient que le noyau de la comète mesurait entre 1 et 2 km de diamètre. Les composés volatils qu’elle libérait (eau, dioxyde de carbone, poussières) sous l’effet de l’insolation précoce semblaient particulièrement abondants, ce qui renforçait l’hypothèse d’un sursaut de luminosité spectaculaire à l’approche du Soleil.
Dès sa découverte, certains astronomes ont qualifié ISON de "comète du siècle". Les projections orbitales indiquaient qu’elle pourrait devenir aussi brillante, voire plus brillante que la pleine Lune, et même visible en plein jour, phénomène extrêmement rare. L’enthousiasme s’est répandu rapidement, nourri par les précédents historiques comme la comète Ikeya-Seki (1965) ou Hale-Bopp (1997).
Les espoirs étaient d’autant plus grands que sa visibilité devait s’étendre pendant plusieurs semaines à l’automne 2013, tant pour les observateurs de l’hémisphère nord que ceux de l’hémisphère sud. Pour les scientifiques, ISON offrait aussi une occasion unique d’étudier la composition primitive d’un objet du nuage d’Oort, peu altéré depuis la formation du Système solaire.
Hélas, à l’approche du périhélie fin novembre 2013, la comète ISON a été désintégrée par la chaleur intense du Soleil. Les images capturées par les sondes SOHO et STEREO ont montré un effacement progressif de son noyau, laissant uniquement une traînée diffuse. L'événement a certes attiré l’attention mondiale, mais le spectacle visuel attendu depuis la Terre n’a jamais eu lieu.
Malgré cette désintégration, la comète ISON a représenté une occasion précieuse pour tester les modèles thermiques et dynamiques des noyaux cométaires. Elle a également servi de banc d’essai pour les instruments d’observation solaires et les collaborations entre professionnels et amateurs à travers le globe.