Hurtig mission talte vand fra den interstellare komet Borisov

For første gang, NASAs Neil Gehrels Swift Observatory sporede vandtab fra en interstellar komet, da den nærmede sig og rundede Solen. Objektet, 2I/Borisov, rejste gennem solsystemet i slutningen af ​​2019.

"Borisov passer ikke pænt ind i nogen klasse af solsystemkometer, men det skiller sig heller ikke usædvanligt ud fra dem, " sagde Zexi Xing, en kandidatstuderende ved University of Hong Kong og Auburn University i Alabama, der ledede forskningen. "Der er kendte kometer, der deler mindst en af ​​dens egenskaber."

Kometer er frosne klumper af gasser blandet med støv, ofte kaldet "beskidte snebolde". Forskere vurderer, at hundredvis af milliarder af dem kan kredse om Solen. Baseret på Borisovs hastighed og beregnede sti, imidlertid, det må være kommet uden for solsystemet. Kometen er kun den anden kendte interstellare besøgende, opdaget to år efter det første objekt, ved navn 'Oumuamua, lynes gennem solsystemet.

Amatørastronomen Gennady Borisov opdagede kometen den 30. august, fire måneder før den nærmede sig Solen. Den tidlige identifikation gav flere rum- og jordbaserede observatorier tid til detaljerede opfølgende observationer. I oktober, forskere, der bruger Apache Point Observatory i Sunspot, Ny mexico, opdagede den første antydning af vand fra kometen. I de følgende måneder, NASAs Hubble-rumteleskop tog billeder af Borisov, mens kometen susede frem ved omkring 100, 000 miles (161, 000 kilometer) i timen.

Når en komet nærmer sig Solen, frosset materiale på overfladen - såsom kuldioxid - opvarmes og begynder at omdannes til gas. Når den kommer inden for 230 millioner miles (370 millioner kilometer) fra Solen, vand fordamper. Xing og hendes kolleger bekræftede tilstedeværelsen af ​​vand fra Borisov og målte dets fluktuationer ved hjælp af ultraviolet lys.

Når sollys bryder vandmolekyler fra hinanden, et af fragmenterne er hydroxyl, et molekyle sammensat af et oxygen- og et brintatom. Swift registrerer fingeraftrykket af UV-lys udsendt af hydroxyl ved hjælp af dets Ultraviolet/Optical Telescope (UVOT). Mellem september og februar, Xings team lavede seks observationer af Borisov med Swift. De oplevede en stigning på 50 % i mængden af ​​hydroxyl – og derfor vand – Borisov produceret mellem 1. november og 1. december, som var blot syv dage fra kometens nærmeste børste med Solen.

Ved høj aktivitet, Borisov kastede otte gallons (30 liter) vand i sekundet, nok til at fylde et badekar på cirka 10 sekunder. Under sin tur gennem solsystemet, kometen mistede næsten 61 millioner gallons (230 millioner liter) vand - nok til at fylde over 92 swimmingpools i olympisk størrelse. Da den bevægede sig væk fra Solen, Borisovs vandtab faldt - og gjorde det hurtigere end nogen tidligere observeret komet. Xing sagde, at dette kunne være forårsaget af en række forskellige faktorer, herunder overfladeerosion, rotationsændring og endda fragmentering. Faktisk, data fra Hubble og andre observatorier viser, at bidder af kometen brød af i slutningen af ​​marts.

"Vi er virkelig glade for, at Swifts hurtige responstid og UV-kapacitet fangede disse vandproduktionshastigheder, " sagde medforfatter Dennis Bodewits, en lektor i fysik ved Auburn. "For kometer, vi udtrykker mængden af ​​andre påviste molekyler som et forhold til mængden af ​​vand. Det giver en meget vigtig kontekst for andre observationer."

Swifts vandproduktionsmålinger hjalp også holdet med at beregne, at Borisovs minimumsstørrelse er lige under en halv mile (0,74 kilometer) på tværs. Holdet estimerer, at mindst 55% af Borisovs overflade - et areal, der omtrent svarer til halvdelen af ​​Central Park - aktivt kastede materiale, da det var tættest på Solen. Det er mindst 10 gange det aktive areal på de fleste observerede solsystemkometer. Borisov adskiller sig også fra solsystemets kometer i andre aspekter. For eksempel, astronomer, der arbejder med Hubble og Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, et radioteleskop i Chile, opdagede, at Borisov producerede de højeste niveauer af kulilte nogensinde set fra en komet i den afstand fra Solen.

Borisov har nogle træk til fælles med solsystemets kometer, selvom. Dens stigning i vandproduktionen, da den nærmede sig Solen, svarede til tidligere observerede objekter. Xing og hendes team fandt også ud af, at andre molekyler i Borisovs kemiske opgørelse - og deres overflod - ligner hjemmedyrkede kometer. For eksempel, med hensyn til hydroxyl og cyanogen - en forbindelse bestående af kulstof og nitrogen - producerede Borisov en lille mængde diatomisk kulstof, et molekyle lavet af to kulstofatomer, og amidogen, et molekyle afledt af ammoniak. Omkring 25% til 30% af alle solsystemets kometer deler denne egenskab.

Men Borisovs kombinerede egenskaber trodser placering i enhver kendt kometfamilie. Forskere overvejer stadig, hvad dette betyder for kometudviklingen i andre planetsystemer.

Holdets resultater blev offentliggjort den 27. april, 2020, udgave af The Astrofysiske tidsskriftsbreve og er tilgængelige online.

Swift blev udviklet til at studere gammastråleudbrud, de mest lysende eksplosioner i universet. Men i det sidste årti, Bodewits har brugt det til at lære mere om kometer, når de krydser solsystemet. Det meste UV-lys absorberes af Jordens atmosfære, så videnskabsmænd må lede efter hydroxyls signatur fra rummet. Og fordi Swift har en fleksibel observationsstrategi og hurtig reaktionstid, det kan udføre langsigtet overvågning af interessante nye mål. De første fem observationer af Borisov var sammensat af UVOT-snapshots taget over 12 timer, og det sidste var en serie billeder taget over 24 timer.

"Holdet forestillede sig ikke, at missionen ville bidrage så meget til vores forståelse af planetarisk videnskab, da den blev bygget, " sagde Swift Principal Investigator S. Bradley Cenko ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Men det er et godt eksempel på, at folk kommer op med kreative og kraftfulde måder at bruge de muligheder, der er derude, til at lave uventet og spændende videnskab."