ALMA afslører usædvanlig sammensætning af den interstellare komet 2I/Borisov

En galaktisk besøgende kom ind i vores solsystem sidste år - den interstellare komet 2I/Borisov. Da astronomer pegede Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) mod kometen den 15. og 16. december 2019, for første gang observerede de direkte kemikalierne lagret inde i et objekt fra et andet planetsystem end vores eget. Denne forskning er offentliggjort online den 20. april 2020 i tidsskriftet Natur astronomi .

ALMA-observationerne fra et hold af internationale videnskabsmænd ledet af Martin Cordiner og Stefanie Milam ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, afslørede, at gassen, der kom ud af kometen, indeholdt usædvanligt høje mængder kulilte (CO). Koncentrationen af ​​CO er højere end nogen har opdaget i nogen komet inden for 2 au fra Solen (inden for mindre end 186 millioner miles, eller 300 millioner kilometer). 2I/Borisovs CO-koncentration blev anslået til at være mellem ni og 26 gange højere end den gennemsnitlige solsystemkomet.

Astronomer er interesserede i at lære mere om kometer, fordi disse objekter tilbringer det meste af deres tid på store afstande fra enhver stjerne i meget kolde omgivelser. I modsætning til planeter, deres indre sammensætninger har ikke ændret sig væsentligt siden de blev født. Derfor, de kunne afsløre meget om de processer, der fandt sted under deres fødsel i protoplanetariske skiver. "Det er første gang, vi nogensinde har set ind i en komet uden for vores solsystem, " sagde astrokemiker Martin Cordiner, "og det er dramatisk anderledes end de fleste andre kometer, vi har set før."

ALMA opdagede to molekyler i gassen, som kometen udstøder:hydrogencyanid (HCN) og kulilte (CO). Mens holdet forventede at se HCN, som er til stede i 2I/Borisov i mængder svarende til dem, der findes i solsystemets kometer, de var overraskede over at se store mængder CO. "Kometen må være dannet af materiale meget rigt på CO-is, som kun er til stede ved de laveste temperaturer, der findes i rummet, under -420 grader Fahrenheit (-250 grader Celsius), " sagde planetforsker Stefanie Milam.

"ALMA har været medvirkende til at transformere vores forståelse af naturen af ​​kometmateriale i vores eget solsystem – og nu med dette unikke objekt, der kommer fra vores naboer. Det er kun på grund af ALMAs hidtil usete følsomhed ved submillimeter bølgelængder, at vi er i stand til at karakterisere gassen, der kommer ud af sådanne unikke genstande, " sagde Anthony Remijan fra National Radio Astronomy Observatory i Charlottesville, Virginia og medforfatter af papiret.

Kulilte er et af de mest almindelige molekyler i rummet og findes inde i de fleste kometer. Endnu, der er en enorm variation i koncentrationen af ​​CO i kometer, og ingen ved helt hvorfor. Noget af dette kan være relateret til, hvor i solsystemet en komet blev dannet; nogle har at gøre med, hvor ofte en komets kredsløb bringer den tættere på Solen og får den til at frigive dens lettere fordampede is.

"Hvis de gasser, vi observerede, afspejler sammensætningen af ​​2I/Borisovs fødested, så viser det, at det kan være dannet på en anden måde end vores egne solsystemkometer, i en ekstrem kulde, ydre område af et fjernt planetsystem, " tilføjede Cordiner. Denne region kan sammenlignes med den kolde region af iskolde kroppe ud over Neptun, kaldet Kuiperbæltet.

Holdet kan kun spekulere om den slags stjerne, der var vært for 2I/Borisovs planetsystem. "De fleste af de protoplanetariske skiver observeret med ALMA er omkring yngre versioner af lavmassestjerner som Solen, " sagde Cordiner. "Mange af disse skiver strækker sig langt ud over det område, hvor vores egne kometer menes at være dannet, og indeholder store mængder ekstremt kold gas og støv. Det er muligt, at 2I/Borisov kom fra en af ​​disse større diske."

På grund af dens høje hastighed, da den rejste gennem vores solsystem (33 km/s eller 21 miles/s), har astronomer mistanke om, at 2I/Borisov blev smidt ud af sit værtssystem, sandsynligvis ved at interagere med en forbipasserende stjerne eller kæmpeplanet. Den brugte derefter millioner eller milliarder af år på en forkølelse, ensom rejse gennem det interstellare rum, før det blev opdaget den 30. august 2019 af amatørastronomen Gennady Borisov.

2I/Borisov er kun det andet interstellare objekt, der bliver opdaget i vores solsystem. Den første - 1I/'Oumuamua - blev opdaget i oktober 2017, på hvilket tidspunkt den allerede var på vej ud, gør det svært at afsløre detaljer om, hvorvidt det var en komet, asteroide, eller noget andet. Tilstedeværelsen af ​​en aktiv gas- og støvkoma omkring 2I/Borisov gjorde det til den første bekræftede interstellare komet.

Indtil andre interstellare kometer er observeret, den usædvanlige sammensætning af 2I/Borisov kan ikke let forklares og rejser flere spørgsmål, end den besvarer. Er dens sammensætning typisk for interstellare kometer? Vil vi se flere interstellare kometer i de kommende år med ejendommelige kemiske sammensætninger? Hvad vil de afsløre om, hvordan planeter dannes i andre stjernesystemer?

"2I/Borisov gav os det første indblik i den kemi, der formede et andet planetsystem, " sagde Milam. "Men kun når vi kan sammenligne objektet med andre interstellare kometer, vil vi lære, om 2I/Borisov er et særligt tilfælde, eller hvis ethvert interstellart objekt har usædvanligt høje niveauer af CO."