Οι κομήτες έχουν μια χέβι μέταλ ατμόσφαιρα

Χρησιμοποιώντας δεδομένα που συλλέχθηκαν από το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο (VLT) μια ομάδα αστρονόμων ανακάλυψε σίδηρο και νικέλιο στην ατμόσφαιρα περίπου 20 διαφορετικών κομητών του ηλιακού συστήματος—συμπεριλαμβανομένων μερικών που βρίσκονται μακριά από τον Ήλιο.

Αυτά τα ευρήματα θα προκαλέσουν έκπληξη στους αστρονόμους, επειδή παρόλο που τέτοια βαρέα μέταλλα ήταν γνωστό ότι υπήρχαν σε στερεή μορφή στο εσωτερικό των κομητών στο παρελθόν, ο ατμός τέτοιων στοιχείων είχε συσχετιστεί μόνο στο παρελθόν με ατμόσφαιρες κομητών σε θερμά περιβάλλοντα.

Είναι η πρώτη φορά που παρατηρείται τέτοιος ατμός στις ψυχρότερες ατμόσφαιρες των κομητών που βρίσκονται μακριά από ένα αστέρι και θα μπορούσε να υποδηλώνει κάποιον προηγουμένως άγνωστο μηχανισμό ή υλικό στην επιφάνεια των κομητών.

«Ήταν μεγάλη έκπληξη η ανίχνευση ατόμων σιδήρου και νικελίου στην ατμόσφαιρα όλων των κομητών που έχουμε παρατηρήσει τις τελευταίες δύο δεκαετίες, περίπου 20 από αυτούς, ακόμη και σε αυτούς μακριά από τον Ήλιο στο ψυχρό διαστημικό περιβάλλον», λέει ο Jean. Manfroid, του Πανεπιστημίου της Λιέγης, Βέλγιο.

Ωστόσο, αυτή δεν ήταν η μόνη έκπληξη που βρήκε η ομάδα. Οι Βέλγοι αστρονόμοι –οι οποίοι μελετούν κομήτες με το VLT εδώ και 20 χρόνια– παρατήρησαν νικέλιο και σίδηρο στην ατμόσφαιρα του κομήτη σε ίσες ποσότητες.

Γενικά, ο σίδηρος είναι περίπου δέκα φορές πιο άφθονος στο ηλιακό σύστημα από το νικέλιο, και οι κομήτες πιστεύεται ότι είναι υλικό που έχει απομείνει από το σχηματισμό πλανητικών σωμάτων μέσα στο ηλιακό σύστημα. Αυτό σημαίνει ότι είναι κάτι σαν μυστήριο γιατί οι κομήτες που παρατήρησε η ομάδα πρέπει να έχουν τόσο μεγάλη αφθονία νικελίου.

«Οι κομήτες σχηματίστηκαν πριν από περίπου 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια, στο πολύ νεαρό Ηλιακό Σύστημα, και δεν έχουν αλλάξει από τότε. Υπό αυτή την έννοια, είναι σαν απολιθώματα για τους αστρονόμους», δήλωσε ο Emmanuel Jehin, επίσης από το Πανεπιστήμιο της Λιέγης. “ Αυτή η ανακάλυψη βρισκόταν στο ραντάρ για πολλά χρόνια.»

Ο Manfroid και ο Jehin είναι δύο από τους συγγραφείς μιας εργασίας που δημοσιεύτηκε στην τελευταία έκδοση του περιοδικού Nature τεκμηρίωση των ευρημάτων της ομάδας. Και αυτή δεν είναι η μόνη έρευνα που αποκαλύπτει μέταλλο στην ατμόσφαιρα ενός τέτοιου σώματος που δημοσιεύτηκε στο Nature αυτο το μηνα.

Η ανακάλυψη συνοδεύεται από την αποκάλυψη ότι μια ξεχωριστή ομάδα ερευνητών, αυτή τη φορά που βρίσκεται στην Πολωνία, έχει βρει επίσης ίχνη ατμού νικελίου στην ατμόσφαιρα γύρω από τον διαστρικό επισκέπτη 2l/Borisov.

Αυτός ο κομήτης μπορεί να ακούγεται οικείος καθώς έγινε πρωτοσέλιδο το 2019, όταν έγινε μόνο το δεύτερο αντικείμενο που βρέθηκε εντός του ηλιακού συστήματος που προήλθε από έξω από το πλανητικό μας σύστημα.

Μια εργασία που περιγράφει λεπτομερώς αυτό το δεύτερο εύρημα δημοσιεύεται επίσης στο Nature. αυτού του μήνα

Heavy Metal Rocks

Οι αστρονόμοι γνώριζαν εδώ και αρκετό καιρό ότι μια ποικιλία μετάλλων υπάρχει στο παγωμένο και βραχώδες εσωτερικό των κομητών. Υπήρξαν ακόμη προτάσεις ότι οι χρησιμοποιημένοι κομήτες θα μπορούσαν να εξορυχθούν για πολύτιμα ή χρήσιμα μέταλλα όπως ο χρυσός, το ασήμι, η πλατίνα και ο σίδηρος.

Αυτά τα στερεά μέταλλα μέσα στους κομήτες δεν αναμενόταν να βρεθούν ως αέρια στην ατμόσφαιρα του σώματος, ωστόσο, εκτός και αν το σώμα αυτό περνά σε κοντινή απόσταση από ένα αστέρι.

Είναι η θερμότητα από αυτές τις στενές βούρτσες με αστέρια όπως ο Ήλιος που αναγκάζει τα στερεά μέταλλα μέσα στους κομήτες να «εξάχνονται»—η διαδικασία με την οποία το στερεό υλικό μεταβάλλεται απευθείας σε αέρια κατάσταση.

Αυτό σημαίνει ότι οι μακρινοί κομήτες στο ψυχρό περιβάλλον του διαστήματος μακριά από τη θερμότητα του Ήλιου δεν θα πρέπει να έχουν ατμόσφαιρες βαρέων μετάλλων.

Ωστόσο, παρόλα αυτά, οι ερευνητές έχουν τώρα βρει ατμούς νικελίου και σιδήρου στις ατμόσφαιρες κομητών σε απόσταση έως και 480 εκατομμυρίων χιλιομέτρων από τον Ήλιο. Μια απόσταση που είναι τρεις αστρονομικές μονάδες ή τρεις φορές η απόσταση μεταξύ του Ήλιου και της Γης.

Για να κάνει αυτή την ανακάλυψη, η ομάδα χρησιμοποίησε την τεχνική της φασματοσκοπίας που αποκαλύπτει τις υπογραφές συγκεκριμένων χημικών στοιχείων και το όργανο υπεριώδους και οπτικού φασματογράφου Echelle (UVES) στο VLT για να αξιολογήσει τη χημική σύσταση της ατμόσφαιρας των κομητών.

Οι φασματικές γραμμές νικελίου και σιδήρου που βρέθηκαν από την ομάδα στις ατμόσφαιρες των κομητών ήταν εξαιρετικά αμυδρές, γεγονός που τους κάνει να πιστεύουν ότι ο λόγος που τέτοια στοιχεία είχαν χαθεί στο παρελθόν οφείλεται στη μικροσκοπική αφθονία τους. Η ομάδα λέει ότι για κάθε 100 κιλά νερού στην ατμόσφαιρα των κομητών που μελέτησαν υπάρχει μόνο ένα γραμμάριο σιδήρου και νικελίου αντίστοιχα.

Οι Βέλγοι αστρονόμοι πιστεύουν ότι οι ίσες ποσότητες σιδήρου και νικελίου μαζί με την εξάχνωση σε χαμηλές θερμοκρασίες σημαίνει ότι υπάρχει κάτι που δεν ανακαλύφθηκε στην επιφάνεια των κομητών που μελέτησαν.

«Συνήθως υπάρχει 10 φορές περισσότερος σίδηρος από το νικέλιο και σε αυτές τις ατμόσφαιρες των κομητών βρήκαμε περίπου την ίδια ποσότητα και για τα δύο στοιχεία», εξηγεί ο Damien Hutsemékers, επίσης μέλος της βελγικής ομάδας από το Πανεπιστήμιο της Λιέγης.» Καταλήξαμε στο συμπέρασμα μπορεί να προέρχονται από ένα ειδικό είδος υλικού στην επιφάνεια του πυρήνα του κομήτη, που εξαχνώνεται σε σχετικά χαμηλή θερμοκρασία και απελευθερώνει σίδηρο και νικέλιο σε περίπου τις ίδιες αναλογίες.»

Η ομάδα σκοπεύει να επιχειρήσει να χρησιμοποιήσει νέα τεχνολογία τηλεσκοπίου, όπως το Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph (METIS) στο επερχόμενο εξαιρετικά μεγάλο τηλεσκόπιο (ELT) της ESO –που αυτή τη στιγμή βρίσκεται υπό κατασκευή στην περιοχή της ερήμου Atacama της Βόρειας Χιλής– για να ανακαλύψει τι υλικό είναι.

Τα ευρήματα αυτής της ομάδας συνοδεύονται από την αποκάλυψη ότι ατμοί νικελίου έχουν επίσης ανακαλυφθεί στην ατμόσφαιρα του 2I/Borisov.

2I/Borisov:Ο Διαστρικός εισβολέας που συνεχίζει να δίνει

Η ανακάλυψη ότι το μέταλλο είναι επίσης παρόν στην ατμόσφαιρα του διαστρικού επισκέπτη 2I/Borisov έγινε από μια ομάδα αστρονόμων στην Πολωνία. Η ομάδα χρησιμοποίησε επίσης το VLT για να ρίξει μια ματιά στον διαστρικό κομήτη καθώς περνούσε από το ηλιακό σύστημα.

Τα δεδομένα που συλλέχθηκαν με τον φασματογράφο X-Shooter του VLT ανέδειξαν ατμούς νικελίου στο κρύο περίβλημα γύρω από το 2I/Borisov.

ESO/L. Calçada/O. Hainaut, P. Guzik και M. Drahus

Η ανακάλυψη σηματοδοτεί άλλη μια έκπληξη για τους αστρονόμους, καθώς και πάλι περιγράφει λεπτομερώς την ανακάλυψη εξαχνωμένων βαρέων μετάλλων σε μια ψυχρή ατμόσφαιρα.

«Στην αρχή δυσκολευτήκαμε να πιστέψουμε ότι το ατομικό νικέλιο θα μπορούσε όντως να υπάρχει στο 2I/Borisov τόσο μακριά από τον Ήλιο», λέει ο Piotr Guzik, το Πανεπιστήμιο Jagiellonian της Πολωνίας, συν-συγγραφέας σε αυτή τη δεύτερη μελέτη. "Χρειάστηκαν πολλές δοκιμές και έλεγχοι για να μπορέσουμε τελικά να πείσουμε τους εαυτούς μας."

Αυτή η τελευταία μελέτη δείχνει ότι το νικέλιο δεν ήταν μοναδικά παρόν κατά τη διάρκεια του σχηματισμού του ηλιακού μας συστήματος, αλλά όπως μπορεί να φανεί σε έναν κομήτη από άλλη πλανητική ομάδα, μπορεί κάλλιστα να είναι κοινό σε πολλούς τέτοιους ομίλους.

"Ξαφνικά καταλάβαμε ότι το αέριο νικέλιο είναι παρόν σε ατμόσφαιρες κομητών σε άλλες γωνιές του Γαλαξία," Ο Michał Drahus, επίσης από το Πανεπιστήμιο Jagiellonian και ένας άλλος από τους συν-συγγραφείς της εφημερίδας, λέει.

Από κοινού, και οι δύο αυτές μελέτες δείχνουν ότι οι κομήτες αυτού του ηλιακού συστήματος και ο διαστρικός επισκέπτης 2I/Borisov μοιράζονται πολλές ομοιότητες. Ο Dahus προσθέτει:«Τώρα φανταστείτε ότι οι κομήτες του Ηλιακού μας Συστήματος έχουν τα αληθινά τους ανάλογα σε άλλα πλανητικά συστήματα — πόσο ωραίο είναι αυτό;»

Ο Jehin, εν τω μεταξύ, πιστεύει ότι αυτές οι μελέτες θα μπορούσαν να εμπνεύσουν μελλοντική έρευνα για τα σώματα κομητών και την ατμόσφαιρά τους, καθώς και μια επανεξέταση των δεδομένων που έχουν ήδη συλλεχθεί.

«Τώρα οι άνθρωποι θα αναζητούν αυτές τις γραμμές στα αρχειακά τους δεδομένα από άλλα τηλεσκόπια», καταλήγει ο ερευνητής του Πανεπιστημίου της Λιέγης. "Πιστεύουμε ότι αυτό θα ενεργοποιήσει επίσης νέες εργασίες για το θέμα."