eso2108ru — Научный релиз

В кометах Солнечной системы и вне её неожиданно найдены пары́ тяжёлых металлов

19 мая 2021 г.

Новое исследование группы бельгийских астрономов, использовавших данные, полученные на Очень Большом телескопе Европейской Южной обсерватории (VLT ESO) показало, что в атмосферах комет Солнечной системы, даже тех из них, которые находятся далеко от Солнца, присутствуют железо и никель. Другое исследование, выполненное группой астрономов из Польши – они тоже пользовались данными ESO – говорит о том, что пары́ никеля присутствуют и в составе ледяной межзвёздной кометы 2I/Borisov. Это первое обнаружение тяжёлых металлов, обычно ассоциирующихся с горячими средами, в холодных атмосферах далёких комет.

“Было большим сюрпризом зарегистрировать атомы железа и никеля в атмосферах всех комет, наблюдавшихся нами за последние два десятилетия – а было их около двадцати – и даже в тех из них, которые находятся вдали от Солнца в холодной космической среде", -- говорит Жан Манфруа (Jean Manfroid) из Льежского университета в Бельгии, который руководил новым исследованием комет Солнечной системы, публикуемым сегодня в журнале Nature. 

Астрономы знают, о существовании тяжёлых металлов в пылевых и каменных недрах комет. Но, так как твёрдые металлы обычно не “сублимируют” (не переходят в газообразное состояние) при низких температурах, их не ожидали обнаружить в атмосферах холодных комет, удаляющихся на большие расстояния от Солнца. Теперь же пары никеля и железа зарегистрированы даже в кометах, наблюдавшихся на расстояниях более 480 миллионов километров от Солнца, что более, чем втрое превышает расстояние от Земли до Солнца.

Бельгийские исследователи нашли железо и никель в атмосферах комет в примерно равных количествах. А обычно в Солнечной системе вещество, к примеру, на Солнце или в метеоритах, содержит вдесятеро больше железа, чем никеля. Таким образом, новые результаты имеют значение для наших представлений о ранней Солнечной системе, хотя исследователи ещё не пришли к окончательным выводам о причинах таких расхождений. 

“Кометы образовались примерно 4.6 миллиардов лет назад, на заре существования Солнечной системы, и с тех пор не изменились. В этом смысле они для астрономов всё равно, что ископаемые для биологов”, – говорит соавтор работы Эммануэль Жеэн (Emmanuel Jehin), тоже сотрудник университета в Льеже.

Хотя бельгийские астрономы изучают эти “ископаемые” при помощи телескопа ESO VLT уже около двадцати лет, они до сих пор не замечали присутствия никеля и железа в атмосферах комет. “Это открытие ускользало от нас много лет”, – говорит Жеэн. 

Анализ кометных атмосфер при различных расстояниях комет от Солнца группа выполнила, используя данные, полученные с эшелле-спектрографом ультрафиолетового и видимого диапазона UVES, смонтированного на телескопе VLT ESO. Эта методика измерений называется спектроскопией. Она позволяет астрономам определять химический состав космических тел: каждый химический элемент оставляет в спектре излучения объекта свои уникальные признаки — систему линий. 

Бельгийские астрономы заметили слабые неидентифицированные спектральные линии в спектрах, полученных с приёмником UVES. При внимательном рассмотрении выяснилось, что эти линии говорят о присутствии нейтральных атомов железа и никеля. Эти тяжёлые элементы было так трудно отождествить, потому, что они присутствуют в кометных атмосферах в очень малых количествах: по оценке исследователей, на каждые 100 кг воды там приходится всего 1 г железа и примерно столько же никеля.

“Обычно в атмосферах комет в 10 раз больше железа, чем никеля, а здесь мы нашли примерно одинаковые количества этих металлов. Мы пришли к выводу, что дело, возможно, в том, что на поверхности ядер этих комет есть некое вещество, сублимирующее при довольно низких температурах и содержащее железо и никель примерно в одинаковых количествах”, объясняет Дамьен Хутцемекерс (Damien Hutsemékers), еще один член бельгийской группы из Льежского университета.

Хотя члены группы пока не пришли к единому мнению о том, что это может быть за вещество, прогресс в астрономической технике — например, введение в строй камеры прямых снимков и спектрографа среднего инфракрасного диапазона METIS на строящемся Чрезвычайно Большом телескопе ESO (ELT) — позволит исследователям выяснить происхождение атомов железа и никеля в атмосферах этих комет.

Группа бельгийских астрономов надеется, что их работа проложит путь будущим исследованиям. “Теперь люди примутся искать эти спектральные линии в своих архивных данных, полученных на других телескопах”, – говорит Жеэн. “Мы думаем, что наша находка стимулирует новые работы в этом направлении”.

Межзвёздные тяжёлые металлы

В другой замечательной работе, публикуемой сегодня в Nature, показано, что эти тяжёлые металлы присутствуют и в атмосфере межзвёздной кометы 2I/Borisov. Группа польских астрономов наблюдала этот объект, первую зарегистрированную в Солнечной системе комету, пришедшую из межзвёздного пространства, со спектрографом X-shooter на телескопе ESO VLT примерно полтора года назад и обнаружила в холодной атмосфере кометы 2I/Borisov газообразный никель. 

“Сначала мы никак не могли поверить, что атомарный никель может присутствовать в атмосфере кометы 2I/Borisov на таком большом расстоянии от Солнца. Мы многократно тестировали и проверяли наши результаты, прежде, чем убедились в их надёжности”, – говорит один из авторов работы Пётр Гузик (Piotr Guzik) из Ягеллонского университета в Польше. Эта находка выглядит такой неожиданной потому, что до публикуемых сегодня двух работ пары тяжёлых металлов наблюдались только в горячих средах, таких, как атмосферы очень горячих экзопланет или испаряющихся комет, проходящих в непосредственной близости к Солнцу. Комета 2I/Borisov наблюдалась, когда она находилась на расстоянии около 300 миллионов километров от Солнца, то есть, примерно вдвое дальше Земли.

Детальное исследование межзвёздных тел имеет фундаментальное значение, так как эти тела несут бесценную информацию о других планетных системах, в которых они родились. “Мы вдруг узнали, что газообразный никель присутствует в атмосферах комет в других уголках нашей Галактики”, – говорит второй автор работы Михал Драхус (Michał Drahus), тоже сотрудник Ягеллонского университета. 

Исследования польских и бельгийских астрономов показывают, что комета 2I/Borisov и кометы Солнечной системы имеют даже больше общего, чем считалось ранее. “Разве не удивительно, что кометы Солнечной системы так схожи со своими аналогами в других планетных системах?” – заключает Драхус.

Узнать больше

Результаты этих исследований представлены в двух статьях, публикуемых в журнале Nature.

Состав авторского коллектива работы “Iron and nickel atoms in cometary atmospheres even far from the Sun“ (https://doi.org/10.1038/s41586-021-03435-0): J. Manfroid, D. Hutsemékers и E. Jehin (STAR Institute, University of Liege, Belgium).

Авторы статьи “Gaseous atomic nickel in the coma of interstellar comet 2I/Borisov”: Piotr Guzik и Michał Drahus (Astronomical Observatory, Jagiellonian University, Kraków, Poland).

Европейская Южная Обсерватория (ESO, European Southern Observatory) -- ведущая межгосударственная астрономическая организация Европы, намного обгоняющая по продуктивности другие наземные астрономические обсерватории мира. В ее работе участвуют 16 стран: Австрия, Бельгия, Великобритания, Германия, Дания, Ирландия, Испания, Италия, Нидерланды, Польша, Португалия, Финляндия, Франция, Чешская Республика, Швейцария и Швеция, а также Чили, предоставившая свою территорию для размещения обсерваторий ESO, и Австралия, являющаяся ее стратегическим партнером. ESO проводит в жизнь масштабную программу проектирования, строительства и эксплуатации мощных наземных наблюдательных инструментов, позволяющих астрономам выполнять важнейшие научные исследования. ESO также играет ведущую роль в организации и поддержке международного сотрудничества в области астрономии. ESO располагает тремя уникальными наблюдательными пунктами мирового класса, находящимися в Чили: Ла Силья, Параналь и Чахнантор. В обсерватории Параналь установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT), способный работать в формате Очень Большого Телескопа-Интерферометра VLTI, и два крупнейших широкоугольных телескопа: VISTA, выполняющий обзоры неба в инфракрасных лучах, и обзорный телескоп оптического диапазона VLT (VLT Survey Telescope). Кроме того, на Паранале ESO на правах партнера предоставила место для установки Южной Решетки черенковских телескопов (Cherenkov Telescope Array South), крупнейшей в мире и рекордной по чувствительности гамма-обсерватории. ESO также является одним из основных партнеров по эксплуатации двух инструментов субмиллиметрового диапазона на плато Чахнантор: телескопа APEX и крупнейшего астрономического проекта современности ALMA. На Серро Армазонес, недалеко от Параналя, ESO ведет строительство 39-метрового Чрезвычайно Большого Телескопа ELT, который станет «величайшим оком человечества, устремленным в небо».

Ссылки

·         Вниманию журналистов: подписывайтесь и получайте наши релизы на вашем языке

·         Вниманию учёных: а вам есть о чём рассказать? Представьте ваши исследования

Контакты

Kirill Maslennikov
Pulkovo Observatory
St.-Petersburg, Russia
Телефон: +7-9112122130
Сотовый: +7-9112122130
Email: kirill.maslennikov1@gmail.com

Jean Manfroid
STAR Institute, University of Liège
Liège, Belgium
Телефон: +32 4 366 97 25
Email: jmanfroid@gmail.com

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

Emmanuel Jehin
STAR Institute, University of Liège
Liège, Belgium
Телефон: +32 470 850 172
Email: ejehin@uliege.be

Piotr Guzik
Astronomical Observatory, Jagiellonian University
Krakow, Poland
Телефон: +48-126-238-627
Сотовый: +48-791-223-196
Email: piotr.guzik@doctoral.uj.edu.pl

Michał Drahus
Astronomical Observatory, Jagiellonian University
Krakow, Poland
Телефон: +48-126-238-627
Сотовый: +48-578-221-628
Email: drahus@oa.uj.edu.pl

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6670
Сотовый: +49 151 241 664 00
Email: press@eso.org

Connect with ESO on social media

Перевод пресс-релиза ESO eso2108.

О релизе

Релиз №:eso2108ru
Название:2I/Borisov, C/2016 R2 (PANSTARRS), Comet
Тип: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

Изображения

Регистрация тяжёлых металлов в атмосфере кометы C/2016 R2
Регистрация тяжёлых металлов в атмосфере кометы C/2016 R2
Регистрация никеля в атмосфере межзвёздной кометы 2I/Borisov
Регистрация никеля в атмосфере межзвёздной кометы 2I/Borisov
Голубая комета
Голубая комета
Фото межзвездной кометы 2I/Borisov, полученное на VLT
Фото межзвездной кометы 2I/Borisov, полученное на VLT

Видео

Тяжёлые металлы в атмосферах комет: художественная анимация
Тяжёлые металлы в атмосферах комет: художественная анимация
Художественная анимация кометы
Художественная анимация кометы
Изменения в хвосте кометы C/2016 R2 (PANSTARRS)
Изменения в хвосте кометы C/2016 R2 (PANSTARRS)
Художественная анимация поверхности межзвёздной кометы 2I/Borisov
Художественная анимация поверхности межзвёздной кометы 2I/Borisov