eso2108nb — Pressemelding

Tungmetallgasser uventet funnet i kometer i og utenfor solsystemet

19. mai 2021

En ny studie av et belgisk team som bruker data fra European Southern Observatorys Very Large Telescope (ESOs VLT), har vist at jern og nikkel finnes i atmosfæren til kometer rundt om i solsystemet, selv de langt fra Sola. En egen studie av et polsk team, som også brukte ESO-data, rapporterte at nikkeldamp også er tilstede i den isete interstellare kometen 2I/Borisov. Dette er første gang tungmetaller, vanligvis forbundet med varme omgivelser, blir funnet i den kalde atmosfæren til fjerne kometer.

«Det var en stor overraskelse å oppdage jern- og nikkelatomer i atmosfæren til alle kometer vi har observert de siste to tiårene, omtrent 20 av dem. Til og med i det kalde miljøet langt fra Sola», sier Jean Manfroid, fra University of Liège i Belgia, som leder den nye studien om solsystemkometer som ble publisert i dag i Nature.

Astronomer vet at tungmetaller finnes i kometenes støvete og steinete innside. Men fordi faste metaller vanligvis ikke «sublimerer» (blir til gass) ved lave temperaturer, forventet de ikke å finne dem i atmosfærene til kalde kometer som beveger seg langt fra Sola. Nikkel- og jerndamp er nå til og med blitt oppdaget i kometer som er observert mer enn 480 millioner kilometer fra Sola, mer enn tre ganger jord-sol-avstanden.

Det belgiske teamet fant jern og nikkel i kometenes atmosfære i omtrent like store mengder. Materiale i solsystemet vårt, for eksempel som finnes i Sola og i meteoritter, inneholder vanligvis omtrent ti ganger mer jern enn nikkel. Dette nye resultatet har derfor implikasjoner for astronomers forståelse av det tidlige solsystemet. Teamet jobber fortsatt med å forstå betydningen av funnet.

«Kometer ble dannet for rundt 4,6 milliarder år siden, i det veldig unge solsystemet, og har ikke forandret seg siden den gang. Sånn sett er de som fossiler for astronomer», sier studieforfatter Emmanuel Jehin, også fra universitetet i Liège.

Mens det belgiske teamet har studert disse «fossile» objektene med ESOs VLT i nesten 20 år, hadde de ikke oppdaget tilstedeværelsen av nikkel og jern i deres atmosfære før nå. «Denne oppdagelsen gikk under radaren i mange år», sier Jehin.

Teamet brukte data fra instrumentet Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph (UVES) på ESOs VLT, som bruker en teknikk kalt spektroskopi, for å analysere kometenes atmosfærer i forskjellige avstander fra Sola. Denne teknikken lar astronomer avsløre den kjemiske sammensetningen av kosmiske objekter: Hvert kjemiske grunnstoff etterlater en unik signatur – et sett med linjer – i lysets spektrum fra objektene.

Det belgiske teamet hadde oppdaget svake, uidentifiserte spektrallinjer i sine UVES-data, og ved nærmere inspeksjon la de merke til at de signaliserte tilstedeværelsen av nøytrale atomer av jern og nikkel. En grunn til at de tunge grunnstoffene var vanskelige å identifisere, er at de eksisterer i svært små mengder. Teamet anslår at det for hver 100 kg vann i kometenes atmosfære bare er 1 g jern og omtrent samme mengde nikkel.

«Vanligvis er det ti ganger mer jern enn nikkel, og i kometatmosfærene fant vi omtrent samme mengde for begge grunnstoffene. Vi kom til den konklusjonen at de kan komme fra en spesiell type materiale på overflaten av kometkjernen, som sublimerer ved ganske lav temperatur og frigjør jern og nikkel i omtrent samme mengder», forklarer Damien Hutsemékers, også medlem av det belgiske teamet fra universitetet i Liège.

Selv om teamet ennå ikke er sikre på hvilket materiale dette kan være, vil fremskritt innen astronomi – slik som Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph (METIS) på ESOs kommende Extremely Large Telescope (ELT) – tillate forskere å bekrefte kilden til jern- og nikkelatomer som finnes i atmosfærene til disse kometene.

Det belgiske teamet håper studien deres vil bane vei for fremtidig forskning. «Nå vil folk lete etter disse linjene i arkivdataene fra andre teleskoper», sier Jehin. «Vi tror dette også vil føre til nytt arbeid innen emnet.»

 

Interstellare tungmetaller

En annen bemerkelsesverdig studie publisert i Nature i dag viser at tungmetaller også er tilstede i atmosfæren til den interstellare kometen 2I/Borisov. Et team i Polen observerte dette objektet, den første fremmede kometen som besøkte vårt solsystem, ved hjelp av X-shooter-spektrografen på ESOs VLT da kometen fløy for rundt halvannet år siden. De fant at 2I/Borisovs kalde atmosfære inneholder nikkel i gassform.

«Først hadde vi vanskelig for å tro at atomær nikkel virkelig kunne være tilstede i 2I/Borisov så langt fra Sola. Det tok mange tester og kontroller før vi endelig kunne overbevise oss selv», sier studieforfatter Piotr Guzik fra Jagiellonian University i Polen. Funnet er overraskende fordi gasser med tungmetallatomer før de to studiene som ble publisert i dag, bare hadde blitt observert i varme omgivelser, for eksempel i atmosfærene til ultravarme eksoplaneter eller fordampende kometer som passerte for nær Sola. 2I/Borisov ble observert da den var rundt 300 millioner kilometer unna Sola, eller omtrent dobbelt så mye som jord-solavstanden.

Å studere interstellare legemer i detalj er grunnleggende for vitenskapen fordi de har uvurderlig informasjon om de fremmede planetariske systemene de stammer fra. «Plutselig forsto vi at nikkel i gassform er til stede i kometers atmosfærer i andre hjørner av galaksen», sier medforfatter Michał Drahus, også fra Jagiellonian University.

De polske og belgiske studiene viser at 2I/Borisov og solsystemkometer har enda mer til felles enn tidligere antatt. «Tenk at solsystemets kometer har sine sanne analoger i andre planetariske systemer – hvor kult er ikke det?", avslutter Drahus.

Mer informasjon

Denne forskningen ble presentert i to artikler i Nature. 

Teamet som gjennomførte studien «Iron and nickel atoms in cometary atmospheres even far from the Sun» (https://doi.org/10.1038/s41586-021-03435-0) er sammensatt av J. Manfroid, D. Hutsemékers & E. Jehin (STAR Institute, University of Liège, Belgia).

Teamet som gjennomførte studien «Gaseous atomic nickel in the coma of interstellar comet 2I/Borisov» (https://doi.org/10.1038/s41586-021-03485-4) er sammensatt av Piotr Guzik og Michał Drahus (Astronomisk Observatorium, Jagiellonian University, Kraków, Polen).

ESO, European Southern Observatory, er den fremste mellomstatlige astronomiorganisasjonen i Europa og verdens desidert mest produktive astronomiske observatorium. Organisasjonen er finansiert av 16 land: Belgia, Danmark, Finland, Frankrike, Irland, Italia, Nederland, Polen, Portugal, Spania, Storbritannia, Sveits, Sverige, Tsjekkia, Tyskland og Østerrike, samt vertsnasjonen Chile og med Australia som en strategisk partner. ESOs ambisiøse virksomhet fokuserer på design, bygging og drifting av effektive bakkebaserte observasjonsanlegg for å muliggjøre banebrytende vitenskapelige oppdagelser. ESO spiller også en ledende rolle i å fremme og organisere samarbeid innenfor astronomisk forskning. ESO driver tre unike, verdensledende observatorier i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. Ved Paranal har ESO oppført Very Large Telescope og det verdensledende Very Large Telescope Interferometer, samt de to kartleggingsteleskopene VISTA som observerer i infrarødt og VLT Survey Telescope som observerer i synlig lys. ESO er også en viktig partner i to fasiliteter ved Chajnantor, APEX og ALMA, som er nåtidens største astronomiprosjekt. På Cerro Armazones, ikke langt fra Paranal, er ESO i ferd med å bygge Extremely Large Telescope (ELT). Med en speildiameter på 39 meter vil dette bli det største «øye» i verden som ser opp på himmelen.

Linker

Kontakter

Maria Hammerstrøm (oversetter & norsk pressekontakt)
Universitetet i Oslo
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

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

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

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

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

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

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

ESO i sosiale medier

Dette er en oversettelse av ESOs pressemelding eso2108 i regi av ESON, et nettverk av personer i ESOs medlemsland (samt noen utenfor ESO, som Norge) som fungerer som lokale mediekontakter i forbindelse med pressemeldinger og andre nyheter fra ESO.

Om pressemeldingen

Pressemld. nr.:eso2108nb
Navn:2I/Borisov, C/2016 R2 (PANSTARRS), Comet
Type:Solar System : Interplanetary Body : Comet
Milky Way : Interplanetary Body : Comet
Facility:Very Large Telescope
Instruments:UVES, X-shooter
Science data:2021Natur.593..375G
2021Natur.593..372M

Bilder

Påvisning av tungmetaller i atmosfæren til kometen C/2016 R2
Påvisning av tungmetaller i atmosfæren til kometen C/2016 R2
Påvisning av nikkel i atmosfæren til den interstellare kometen 2I/Borisov
Påvisning av nikkel i atmosfæren til den interstellare kometen 2I/Borisov
En blå komet
En blå komet
Bilde av den interstellare kometen 2I/Borisov tatt med VLT
Bilde av den interstellare kometen 2I/Borisov tatt med VLT

Videoer

Animasjon av sammensetningen av tungmetaller i en kometatmosfære
Animasjon av sammensetningen av tungmetaller i en kometatmosfære
Animasjon av en komet
Animasjon av en komet
Endringer i halen til kometen C/2016 R2 (PANSTARRS)
Endringer i halen til kometen C/2016 R2 (PANSTARRS)
Animasjon av overflaten til den interstellare kometen 2I/Borisov
Animasjon av overflaten til den interstellare kometen 2I/Borisov