Pressemeddelelse

Helt uventet er der fundet dampe af tunge metaller i kometer både i Solsystemet og udenfor

19. maj 2021

I en ny artikel fortæller et belgisk forskerhold, at de har fundet jern og nikkel i atmosfærerne omkring kometer i vores Solsystem, også langt fra Solen. Det er data indhøstet med ESOs Very Large Telescope (VLT), som har ført til opdagelsen. Andre ESO-data har gjort, at et andet videnskabeligt arbejde fra et polsk forskerhold har rapporteret opdagelsen af nikkeldampe omkring den interstellare komet 2I/Borisov. Det er første gang, der er fundet tungmetaller i de kolde atmosfærer omkring fjerne kometer - den slags stoffer forbindes almindeligvis med meget varmere miljøer.

 

"Det var en stor overraskelse at opdage jern- og nikkelatomer i atmosfæren om alle de kometer, som vi har observeret i de seneste to årtier - det handler om omkring 20 styk - og endda også nogle, som befinder sig langt fra Solen i de kolde dele af verdensrummet," siger Jean Manfroid fra Universitetet i Liège i Belgien, som er hovedforfatter til den nye artikel om kometer i Solsystemet, som bliver offentliggjort idag i tidsskriftet Nature.

Astronomerne véd godt, at der findes tunge metaller i kometernes støvede og klippefyldte indre. Men de tunge metaller sublimerer (det vil sige overgår i gasform) normalt ikke ved lave temperaturer. Derfor var det ikke ventet at finde dem i atmosfærerne omkring kometer, som rejser rundt langt borte fra Solen. Nikkel- og jerndampe er nu fundet selv i kometer mere end 480 millioner kilometer fra Solen, altså mere end tre gange afstanden imellem Jorden og Solen.

Det belgiske hold fandt jern og nikkel i kometatmosfærer i nogenlunde lige store mængder. Stof i vores Solsystem, som det, der for eksempel findes i Solen og i meteoritter indeholder almindeligvis omkring ti gange mere jern end nikkel. Det nye resultat har derfor betydning for astronomernes forståelse af det tidlige Solsystem, men forskerholdet arbejder stadig på at finde ud af, hvad det betyder.

"Kometerne blev dannet for omkring 4,6 milliarder år siden i det meget unge Solsystem, og de har ikke forandret sig siden. I den forstand er de for astronomerne en slags fossiler," siger medforfatter Emmanuel Jehin, som også er fra Universitetet i Liège.

Selvom det belgiske forskerhold har studeret disse "fossile" himmelobjekter med ESOs VLT i næsten 20 år, havde de ikke lagt mærke til, at der er nikkel og jern i kometatmosfærerne før nu. Jehin siger: "Den opdagelse er gået under radaren for os i mange år."

Forskerne brugte data fra instrumentet Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph (UVES) på ESOs VLT. Det instrument bruger en teknik, som kaldes spectroskopi til at analysere kometatmosfærer i forskellige afstande fra Solen. Med den teknik kan astronomerne undersøg de kemiske sammensætning af himmelobjekter. Hvert grundstof og molekyle giver en entydig signatur - et sæt mørke eller lysende linier med bestemte bølgelængder - i spektret af lyset fra objekterne.

Det belgiske forskerhold fandt svage uidentificerede spektrallinier i deres UVES-data, og da de undersøgte sagen nærmere, fandt de ud af, at linierne stammer fra neutrale atomer af jern og nikkel. En af grundene til, at disse tunge grundstoffer var svære at finde er, at de kun findes i meget lave koncentrationer. Forskerne vurderer, at for hver 100 kg vand i kometatmosfærerne er der kun 1 gram jern, og nogenlunde den samme mængde nikkel.

"Almindeligvis er der 10 gange mere jern end nikkel, og i kometatmosfærerne har vi fundet nogenlunde lige meget af hvert grundstof. Vi er nået til den opfattelse, at metallerne måske kommer fra et specielt materiale på overfladen af kometkernerne, som sublimerer ved ret lave temperaturer, og frigiver jern og nikkel i nogenlunde ens forhold," forklarer Damien Hutesmékers, ligeledes fra Liège.

Selvom forskerne ikke endnu er sikre på, hvilket materiale, der kan være tale om, vil kommende fremskridt i astronomien, som for eksempel instrumentet Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph (METIS), som skal monteres på ESOs kommende Extremely Large Telescope (ELT), hjælpe forskerne til at opklare hvad kilden er til jern- og nikkelatomerne i disse kometatmosfærer.

De belgiske forskere håber, at deres arbejde vil bane vejen for fremtidig forskning. "Nu vil andre lede efter disse spektrallinier i deres arkiverede data fra andre teleskoper," siger Jehin. "Vi forestiller os, at det også vil afstedkomme nye undersøgelser indenfor dette område."

Tunge metaller i det interstellare rum

En anden bemærkelsesværdig artikel, som offentliggøres idag i Nature viser, at der også findes tunge metaller i atmosfæren omkring den interstellare komet 2I/Borisov. Et forskerhold fra Polen observerede dette objekt, som er den første komet udefra, som er observeret på visit i Solsystemet. Det gjorde de med spektrografen X-shooter på ESOs VLT, da kometen fløj forbi os for omkring halvandet år siden. De så, at også 2I/Borisovs kolde atmosfære indeholder nikkel i gasform.

"Til at begynde med var det svært for os at tro, at atomart nikkel virkelig kunne findes i 2I/Borisov så langt fra Solen. Først efter en række prøver og kontroller blev vi endelig selv overbeviste," siger medforfatter Piotr Guzik fra det Jagielloniske Universitet i Polen. Det er en forbavsende opdagelse fordi der indtil nu kun er observeret gasser bestående af tunge metaller i varme omgivelser, som for eksempel i ultravarme exoplanetatmosfærer eller kometer som er fordampet fordi de har passeret for tæt forbi Solen. 2I/Borisov blev observeret omkring 300 millioner kilometer fra Solen - altså dobbelt så langt væk som Jordens afstand fra Solen.

Studiet af interstellare himmellegemer i detalje er betydningsfuldt for forskningen fordi den slags objekter giver os uvurderlige oplysninger om de fjerne planetsystemer, som de stammer fra. "Pludselig forstod vi, at nikkel i gasform findes i kometatmosfærer i andre hjørner af galaksen," siger medforfatter Michał Drahus, som også er fra det Jagiellonske Universitet.

De polske og belgiske forskningsartikler viser at 2I/Borisov og kometer i Solsystemet har endnu mere til fælles end tidligere antaget. "Forestil jer at kometerne i vores eget Solsystem har ens modparter i andre planetsystemer - ret så cool, ikke?," slutter Drahus.

Mere information

 

Forskningsresultaterne blev præsenteret i to artikler i Nature.

Forskerholdet bag artiklen med titlen “Iron and nickel atoms in cometary atmospheres even far from the Sun“ (https://doi.org/10.1038/s41586-021-03435-0) består af J. Manfroid, D. Hutesmékers og E. Jehin (STAR Institute, University of Liège, Belgien).

Forskerholdet bag artiklen med titlen “Gaseous atomic nickel in the coma of interstellar comet 2I/Borisov” består af Piotr Guzik og Michał Drahus (Astronomical Observatory, Jagiellonian University, Kraków, Poland).

ESO er den fremmeste fællesnationale astronomiorganisation i Europa, og verdens langt mest produktive jordbaserede astronomiske observatorium. 16 lande er med i ESO: Belgien, Danmark, Finland, Frankrig, Irland, Italien, Nederlandene, Polen, Portugal, Spanien, Sverige, Schweiz, Storbritannien, Tjekkiet, Tyskland og Østrig, og desuden værtsnationen Chile. Australien er med som strategisk partner. ESO har et ambitiøst program, som gør det muligt for astronomer at gøre vigtige videnskabelige opdagelser. Programmet har focus på design, konstruktion og drift af stærke jordbaserede observatorier. Desuden har ESO en ledende rolle i formidling og organisering af samarbejde omkring astronomisk forskning. ESO driver tre enestående observatorier i verdensklasse i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO VLT, Very Large Telescope, som er verdens mest avancerede observatorium for synligt lys, samt to oversigtsteleskoper. VISTA, som observerer i infrarødt, er verdens største oversigtsteleskop, og VLT Survey Teleskopet er det største teleskop bygget til at overvåge himlen i synligt lys. På Paranalobservatoriet kommer ESO også til at være vært for Cherenkov Telescope Array South, som bliver Verdens største og mest følsomme gammastråleobservatorium. ESO er en af de største partnere i de to anlæg på Chajnantorhøjsletten,  APEX og ALMA, som er Verdens største eksisterende astronomiprojekt. For tiden bygges ELT, et 39 m optisk og nærinfrarødt teleskop på Cerro Armazones, tæt ved Paranal. Det bliver "verdens største himmeløje".

Links

 

• Links til artiklerne:
• Nature, Manfroid et al.
• Nature, Guzik and Drahus
• Fotos af VLT
• For journalisterne: tegn abonnement og få vore pressemeddelelser med embargo
• For forskerne: Har du en god historie, så giv os et tip om det

Kontakter

Jean Manfroid
STAR Institute, University of Liège
Liège, Belgium
Tel: +32 4 366 97 25
E-mail: jmanfroid@gmail.com

Damien Hutsemékers
STAR Institute, University of Liège
Liège, Belgium
E-mail: D.Hutsemekers@uliege.be

Emmanuel Jehin
STAR Institute, University of Liège
Liège, Belgium
Tel: +32 470 850 172
E-mail: ejehin@uliege.be

Piotr Guzik
Astronomical Observatory, Jagiellonian University
Krakow, Poland
Tel: +48-126-238-627
Mobil: +48-791-223-196
E-mail: piotr.guzik@doctoral.uj.edu.pl

Michał Drahus
Astronomical Observatory, Jagiellonian University
Krakow, Poland
Tel: +48-126-238-627
Mobil: +48-578-221-628
E-mail: drahus@oa.uj.edu.pl

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
E-mail: press@eso.org

Ole J. Knudsen (Pressekontakt Danmark)
ESOs formidlingsnetværk og Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
E-mail: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso2108 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.