Komet Hale–Bopp telah diperhatikan secara intensif oleh ahli falak ketika laluan perihelionnya dan beberapa kemajuan penting dalam sains komet adalah hasil daripada pemerhatian ini. Kadar penghasilan debu komet adalah sangat tinggi (sehingga 2.0×106 kg/s),[34] yang mungkin menjadikan koma dalamnya secara optik lebih tebal.[35] Berdasarkan ciri-ciri butiran debu—suhu tinggi, albedo tinggi dan ciri pancaran silikat 10 μm yang kuat — ahli falak menyimpulkan butiran debu iu adalah lebih kecil daripada yang diperhatikan pada mana-mana komet yang lain.[36]

Hale–Bopp menunjukkan pengutuban linear yang paling tinggi pernah dikesan untuk mana-mana komet. Pengutuban sedemikian adalah hasil sinaran suria yang bertaburan oleh zarah-zarah debu di dalam koma komet dan bergantung pada sifat butiran. Ia mengesahkan lagi bahawa butiran debu di dalam komet itu adalah lebih kecil daripada yang disimpulkan dalam komet-komet lain.[37]

Ekor natrium

Salah satu penemuan yang paling luar biasa adalah komet itu mempunyai ekor jenis ketiga. Sebagai tambahan kepada ekor gas dan habuk yang diketahui, Hale–Bopp juga mempamerkan ekor natrium yang malap, hanya boleh dilihat dengan alatan berkuasa dengan penapis khas. Pancaran natrium sebelum ini diperhatikan pada komet-komet lain, tetapi ia tidak ditunjukkan pada bahagian ekor. Ekor natrium Hale–Bopp mengandungi atom neutral (bukan ion) dan dipanjangkan kepada kira-kira 50 juta kilometer.[38]

Sumber natrium muncul dari koma dalam, walaupun ia tidak semestinya daripada nukleus. Terdapat beberapa mekanisme yang mungkin untuk menjana sumber atom-atom natrium, termasuklah pelanggaran di antara butiran debu yang mengelilingi nukleus dan "percikan" natrium daripada butiran debu oleh cahaya ultralembayung. Tiada mekanisme utama yang bertanggungjawab untuk menghasilkan ekor natrium Hale–Bopp dan komponen-komponen yang sempit[38] dan meresap[39] ekor itu mungkin mempunyai asalan yang berlainan.[40]

Sementara ekor debu komet secara kasarnya mengikut laluan orbit komet dan ekor gas menunjukkan hampir jauh secara langsung dari Matahari, ekor natrium muncul berada di antara kedua-duanya. Ini bererti atom natrium didorong menjauhi dari kepala komet oleh tekanan sinaran.

Limpahan deuterium

Limpahan deuterium dalam komet Hale–Bopp dalam bentuk air berat telah dijumpai dua kali lebih banyak berbanding lautan Bumi. Jika limpahan deuterium adalah biasa untuk kesemua komet, ini menunjukkan bahawa walaupun impak komet diangap sebagai sumber sejumlah besar air di Bumi, ia tidak boleh menjadi satu-satunya sumber.[41]

Deuterium juga dikesan dalam banyak sebatian hidrogen lain dalam komet. Nisbah deuterium kepada hidrogen biasa telah dijumpai berbeza dari sebatian ke sebatian, di mana ahli falak mempercayai bahawa ais komet telah dibentuk dalam awan antara najam, bukannya di nebula suria. Pemodelan teori pembentukan ais dalam awan antara najam mencadangkan bahawa komet Hale–Bopp terbentuk pada suhu sekitar 25–45 Kelvin (K).[41]

Organik

Pemerhatian spektroskopik komet Hale–Bopp mededahkan kehadiran banyak bahan kimia organik; beberapa daripadanya tidak pernah dikesan pada komet-komet sebelumnya. Molekul-molekul kompleks ini mungkin wujud di dalam nukleus komet atau mungkin disintesiskan oleh tindak balas dalam komet.[42]

Pengesanan argon

Komet Hale–Bopp merupakan komet pertama di mana gas adi argon dikesan. Gas-gas adi secara kimianya adalah lengai dan meruap dengan tinggi, dan kerana unsur-unsur adi yang berlainan mempunyai suhu pemejalwapan yang berbeza, ia boleh digunakan untuk menyelidik sejarah suhu air komet. Kripton mempunyai suhu pemejalwapan 16–20 K dan telah dijumpai menyusut lebih daripaa 25 kali berbanding dengan kelimpahan suria,[43] manakala argon dengan suhu pemejalwapan yang lebih tinggi pula diperkaya.[44] Bersama-sama pemerhatian ini menandakan bahawa bahagian dalam Hale–Bopp selalunya lebih sejuk daripada 35–40 K tetapi pernah mengalami keadaan lebih hangat daripada 20 K. Kecuali nebula suria jauh lebih sejuk dan lebih kaya dengan argon daripada yang dipercayai secara umum, ini mencadangkan bahawa komet itu terbentuk di luar Neptun dalam rantau lingkaran Kuiper dan kemudiannya berhijrah ke luar ke awan Oort.[44]

Putaran

Aktiviti dan menyahgas komet Hale–Bopp tidak tersebar secara seragam ke atas nukleusnya tetapi sebaliknya datang daripada pancutan tertentu. Pemerhatian bahan yang mengalir keluar dari pancutan ini[45] mebenarkan ahli falak untuk mengukur tempoh putaran komet, yang didapati kira-kira 11 jam 46 minit.[46]

Persoalan nukleus perduaan

Pada 1997, suatu kertas telah diterbitkan yang menghipotesiskan kewujudan nukleus perduaan untuk menerangkan sepenuhnya corak yang diamati pada pancaran debu Hale–Bopp yang diperhatikan pada Oktober 1995. Kertas itu berdasarkan pada analisis teori dan tidak menuntut pengesanan pemerhatian nukleus satelit yang dicadangkan, tetapi menganggarkan bahawa ia akan mempunyai garis pusat kira-kira 30 kilometer (km) dengan nukleus utama berada sekitar 70 km, dan akan mengorbit dalam tiga hari pada jarak kira-kira 180 km.[47] Analisis ini disahkan dengan pemerhatian pada 1996 yang menggunakan Wide-Field Planetary Camera 2 (maksud: Kamera Planet Bidang Lebar 2) dari Teleskop Angkasa Hubble yang telah mengambil imej-imej komet yang mendedahkan satelit itu.[48]

Walaupun pemerhatian menggunakan optik telun pada lewat 1997 dan awal 1998 menunjukkan puncak berganda dalam kecerahan nukleus,[49] kontroversi masih wujud sama ada pemerhatian sedemikian hanya boleh dijelaskan oleh nukleus perduaan.[14] Penemuan satelit tidak disahkan oleh pemerhatian-pemerhatian lain.[50][51] Tambahan lagi, walaupun komet itu telah diperhatikan untuk memecah sebelum ini,[52] tiada kes sebelum ini yang dijumpai bagi nukleus perduaan yang stabil. Memandangkan jisim komet yang sangat kecil, orbit nukleus perduaan akan mudah terganggu oleh graviti Matahari dan planet-planet.