Hoppa till innehåll

Nr 34 2021

Järn och nickel finns i kometerna

I förra veckan dök en nyhet upp från ESO, som jag tycker är värd att så här ”postumt” ta upp i det astronomiska nyhetsflödet. Så ordet till ESO:s svenska pressmess:

En ny studie av belgiska astronomer som har använt data från Europeiska sydobservatoriets Very Large Telescope (ESO:s VLT) har visat att järn och nickel finns i kometer i solsystemet ut till stora avstånd från solen.

En separat studie gjord av en polsk forskargrupp, som också baseras på ESO-data, har visat att nickel också finns i den interstellära kometen 2I/Borisov. Det är första gången som tunga metaller, som normalt förekommer i heta miljöer, har hittats i kalla avlägsna kometers atmosfärer.

Det var en stor överraskning att finna järn- och nickelatomer i alla de 20-talet kometer vi har studerat under de senaste tjugo åren, även i kalla områden på stort avstånd från solen” säger Jean Manfroid vid universitetet i Liège, Belgien, som är forskningsledare för den nya studien som publicerats i Nature.

(GLÖM INTE BLÅSA UPP BILDERNA NEDAN PÅ DIN SKÄRM!!!)

Upptäckten av de tunga metallerna järn (Fe) och nickel (Ni) i den diffusa atmosfären hos en komet visas i denna illustration med ett spektrum av kometen C/2016 R2 (PANSTARRS) och en bild av kometen tagen med SPECULOOS-teleskopet vid ESO:s Paranalobservatoium. Varje vit linje i spektrumet representerar ett ämne, och järn och nickel har markerats med blå respektive orangea prickar.

Astronomerna känner till att tunga metaller finns i kometernas stoftrika kärnor, men eftersom fasta metaller normalt inte sublimerar (förångas direkt från fast fas) vid låga temperaturer var det inte väntat att de skulle identifieras i kalla kometers atmosfärer. Gaser av nickel och järn har nu detekterats i kometer så långt som 480 miljoner kilometer från solen, mer än tre gånger avståndet mellan jorden och solen.

Det belgiska forskarlaget identifierade nickel och järn i ungefär lika höga halter i kometernas atmosfärer. Material från objekt i solsystemet, till exempel från solen och meteoriter, innehåller normalt tio gånger mer järn än nickel. Detta nya resultat har därför betydelse för vår förståelse av förhållandena i det unga solsystemet, men forskarna undersöker fortfarande exakt vad skillnaden betyder.

Kometerna bildades för omkring 4,6 miljarder år sedan, i solsystemets ungdom, och har inte utvecklats sedan dess. På så sätt är de som fossiler för astronomer” säger en av medförfattarna till studien, Emmanuel Jehin vid universitetet i Liège. Även om den belgiska forskargruppen hade studerat dessa “fossila” objekt med ESO:s VLT under nästan tjugo år hade de aldrig tidigare noterat närvaron av järn och nickel i deras atmosfärer. “Denna upptäckt har gått under radarn ända tills nu” säger Jehin.

Forskarna använde data från instrumentet UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph) på ESO:s VLT som med hjälp av spektroskopi kan undersöka kometernas atmosfärer på varierande avstånd från solen. Denna teknik gör det möjligt för astronomerna att studera den kemiska sammansättningen i objekten i universum: varje grundämne ger sig tillkänna genom en karaktäristisk uppsättning av spektrallinjer i ljuset från objekten.

Upptäckten av nickel (Ni) i den diffusa atmosfären hos den interstellära kometen 2I/Borisov visas tillsammans med ett spektrum av kometen i nedre högra hörnet och en bild av kometen tagen med ESO:s Very Large Telescope (VLT) i slutet av 2019. Nickellinjerna är identifierade med orangea prickar.

Spektrumet togs med instrumentet X-shooter vid UT2-teleskopet (Kuyen) vid ESO:s VLT, som separerar våglängderna i det inkommande ljuset. X-shooter kan registrera ljus från nära infraröda till ultravioletta våglängder samtidigt, vilket gör det till ett av de mest mångsidiga optiska instrumenten som används för närvarande.Källa:

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

Det belgiska forskarlaget upptäckte svaga, oidentifierade spektrallinjer i UVES-datan, och vid närmare granskning insåg de att linjerna indikerade förekomsten av atomer av järn och nickel. En anledning till att linjerna var så svaga är att de endast finns i försvinnande små mängder. Astronomerna uppskattar att det för varje ton vatten i kometernas atmosfärer bara finns 10 gram järn och ungefär lika mycket nickel.

Vanligtvis är förekomsten av järn tio gånger högre än nickel, men i de studerade kometerna fann vi ungefär lika stora halter. Vi kunde dra slutsatsen att de troligen härrör från en särskild typ av material på kometens yta, som sublimerar vid låg temperatur och som avger järn och nickel i ungefär samma proportioner” förklarar Damiens Hutsemékers som också ingår i det belgiska forskarlaget från universitetet i Liège.

Även om astronomerna ännu inte har kunnat identifiera vilket material det rör sig om kommer framsteg inom astronomin – som instrumentet Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph (METIS) på ESO:s kommande Extremely Large Telescope (ELT) – att göra det möjligt att bekräfta förekomsten av järn och nickel i kometatmosfärerna.

Forskarna hoppas att deras studie kommer att bana väg för framtida forskning. “Nu kommer astronomer att leta efter dessa linjer i arkivdata erhållna med andra teleskop” säger Jehin. “Vi tror att detta kan leda till fler studier av dessa ämnen”.

En annan spännande studie som också publicerats i Nature visar att tungmetaller också finns i atmosfären hos den interstellära kometen 2I/Borisov. Ett forskarlag från Polen observerade detta objekt, den första kometen från ett annat stjärnsystem som passerade solen, med instrumentet X-shooter, en spektrograf på ESO:s VLT, när kometen passerade genom solsystemet för ett och ett halvt år sedan. Forskarna fann att 2I/Borisovs atmosfär innehåller nickel i gasform.

Inledningsvis hade vi svårt att förstå att atomärt nickel kunde finns i 2I/Borisov på så stort avstånd från solen. Det var först efter ett stort antal tester och kontroller som vi kunde övertyga oss själva” säger Piotr Guzik vid Jagellonska universitet i Polen, en av författarna till studien. Upptäckten är oväntad eftersom gaser av tungmetaller tidigare bara har identifierats i heta områden som atmosfärerna hos ultraheta expolaneter eller kometer som kommer mycket nära solen och sublimerar i snabb takt. Kometen 2I/Borisov observerades när den var 300 miljoner kilometer från solen, eller dubbelt så långt från solen som jorden.

Detaljstudier av interstellära objekt är av fundamentalt vetenskapligt intresse eftersom de bär på ovärderlig information om de främmande planetsystem där de bildades. “Plötsligt insåg vi att nickel i gasform förekommer i kometatmosfärer på andra platser i galaxen” säger medförfattaren Michal Drahus, även han från Jagellonska universitetet.

De polska och belgiska studierna visar att både 2I/Borisov och objekt i solsystemet har ännu mer gemensamt än man tidigare känt till. “Tänk att kometerna i solsystemet har i det närmaste identiska kusiner i andra planetsystem – hur häftigt är inte det?” avslutar Drahus

Lämna ett svar