Tungmetaldampe fundet uventet i kometer i hele vores solsystem – og videre

En ny undersøgelse foretaget af et belgisk hold ved hjælp af data fra European Southern Observatory's Very Large Telescope (ESO's VLT) har vist, at jern og nikkel findes i atmosfæren på kometer i hele vores solsystem. selv dem langt fra Solen. En separat undersøgelse foretaget af et polsk hold, som også brugte ESO-data, rapporteret, at nikkeldamp også er til stede i den iskolde interstellare komet 2I/Borisov. Det er første gang tungmetaller, normalt forbundet med varme omgivelser, er blevet fundet i de kolde atmosfærer af fjerne kometer.

"Det var en stor overraskelse at opdage jern- og nikkelatomer i atmosfæren af ​​alle de kometer, vi har observeret i de sidste to årtier, omkring 20 af dem, og selv i dem langt fra Solen i det kolde rummiljø, siger Jean Manfroid fra University of Liège, Belgien, som leder den nye undersøgelse af solsystemets kometer offentliggjort i dag i Natur .

Astronomer ved, at tungmetaller findes i kometernes støvede og stenede indre. Men, fordi faste metaller normalt ikke "sublimerer" (bliver gasformige) ved lave temperaturer, de forventede ikke at finde dem i atmosfæren af ​​kolde kometer, der rejser langt fra Solen. Nikkel- og jerndampe er nu endda blevet opdaget i kometer observeret mere end 480 millioner kilometer fra Solen, mere end tre gange Jord-sol afstanden.

Det belgiske hold fandt jern og nikkel i kometers atmosfære i omtrent lige store mængder. Materiale i vores solsystem, for eksempel det, der findes i Solen og i meteoritter, indeholder normalt omkring ti gange mere jern end nikkel. Dette nye resultat har derfor betydning for astronomernes forståelse af det tidlige solsystem, selvom holdet stadig afkoder, hvad det er.

"Kometer blev dannet for omkring 4,6 milliarder år siden, i det meget unge solsystem, og har ikke ændret sig siden dengang. I den forstand de er som fossiler for astronomer, " siger studiemedforfatter Emmanuel Jehin, også fra universitetet i Liège.

Mens det belgiske hold har studeret disse "fossile" objekter med ESO's VLT i næsten 20 år, de havde ikke opdaget tilstedeværelsen af ​​nikkel og jern i deres atmosfærer indtil nu. "Denne opdagelse gik under radaren i mange år, " siger Jehin.

Holdet brugte data fra instrumentet Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph (UVES) på ESO's VLT, som bruger en teknik kaldet spektroskopi, at analysere atmosfæren af ​​kometer i forskellige afstande fra Solen. Denne teknik gør det muligt for astronomer at afsløre den kemiske sammensætning af kosmiske objekter:hvert kemisk element efterlader en unik signatur - et sæt linjer - i lysspektret fra objekterne.

Det belgiske hold havde set svage, uidentificerede spektrallinjer i deres UVES-data og ved nærmere eftersyn bemærkede, at de signalerede tilstedeværelsen af ​​neutrale atomer af jern og nikkel. En grund til, at de tunge grundstoffer var svære at identificere, er, at de findes i meget små mængder:holdet vurderer, at for hver 100 kg vand i kometernes atmosfære er der kun 1 g jern, og omtrent samme mængde nikkel.

"Normalt er der 10 gange mere jern end nikkel, og i disse kometatmosfærer fandt vi omtrent den samme mængde for begge grundstoffer. Vi kom til den konklusion, at de kunne komme fra en speciel slags materiale på overfladen af ​​kometkernen, sublimerer ved en ret lav temperatur og frigiver jern og nikkel i omtrent samme forhold, " forklarer Damien Hutsemékers, også medlem af det belgiske team fra University of Liège.

Selvom holdet endnu ikke er sikre på, hvilket materiale det kan være, fremskridt inden for astronomi – såsom Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph (METIS) på ESO's kommende Extremely Large Telescope (ELT) – vil gøre det muligt for forskere at bekræfte kilden til de jern- og nikkelatomer, der findes i disse kometers atmosfære.

Det belgiske hold håber, at deres undersøgelse vil bane vejen for fremtidig forskning. "Nu vil folk søge efter disse linjer i deres arkivdata fra andre teleskoper, " siger Jehin. "Vi tror, ​​at dette også vil udløse nyt arbejde med emnet."

Interstellare tungmetaller

Endnu en bemærkelsesværdig undersøgelse offentliggjort i dag i Natur viser, at tungmetaller også er til stede i atmosfæren på den interstellare komet 2I/Borisov. Et hold i Polen observerede dette objekt, den første fremmede komet, der besøgte vores solsystem, ved hjælp af X-shooter-spektrografen på ESO's VLT, da kometen fløj forbi for cirka halvandet år siden. De fandt ud af, at 2I/Borisovs kolde atmosfære indeholder gasformigt nikkel.

"I begyndelsen havde vi svært ved at tro, at atomart nikkel virkelig kunne være til stede i 2I/Borisov så langt fra Solen. Det tog adskillige tests og kontroller, før vi endelig kunne overbevise os selv, " siger undersøgelsesforfatter Piotr Guzik fra Jagiellonian University i Polen. Fundet er overraskende, fordi, før de to undersøgelser offentliggjort i dag, gasser med tungmetalatomer var kun blevet observeret i varme omgivelser, såsom i atmosfæren af ​​ultravarme exoplaneter eller fordampende kometer, der passerede for tæt på Solen. 2I/Borisov blev observeret, da den var omkring 300 millioner kilometer væk fra Solen, eller omkring det dobbelte af Jord-sol-afstanden.

At studere interstellare kroppe i detaljer er grundlæggende for videnskaben, fordi de har uvurderlig information om de fremmede planetsystemer, de stammer fra. "Pludselig forstod vi, at gasformigt nikkel er til stede i kometatmosfærer i andre hjørner af galaksen, siger medforfatter Micha? Drahus, også fra Jagiellonian University.

De polske og belgiske undersøgelser viser, at 2I/Borisov- og solsystemets kometer har endnu mere til fælles end hidtil antaget. "Forestil dig nu, at vores solsystems kometer har deres sande analoger i andre planetsystemer - hvor fedt er det?, ” slutter Drahus.