eso2108is — Fréttatilkynning

Gufur þungmálma finnast óvænt í hjúpi halastjarna í sólkerfinu og utan þess

19. maí 2021

Belgískir stjörnufræðingar sem notuðu Very Large Telescope (VLT) ESO hafa uppgötvað járn og nikkel í gashjúpum sem umlykja halastjörnur í sólkerfinu okkar, jafnvel þeim sem eru langt frá sólu. Önnur rannsókn pólsks teymis, sem notaði líka gögn frá ESO, sýna að nikkelgufa er einnig að finna í miðgeimshalastjörnunni 2I/Borisov. Er þetta í fyrsta sinn sem þungmálmar, sem venjulega tengjast heitu umhverfi, hafa fundist í köldum gashjúpum fjarlægra halastjarna.

„Það kom okkur mjög á óvart að finna járn og nikkel í gashjúpum allra þeirra um það ibl tuttugu halastjarna sem við höfum rannsakað undanfarna tvo áratugi, jafnvel í þeim sem eru langt frá sólu í köldu umhverfi,“ sagði Jean Manfroid við Liège háskóla í Belgíu sem hafði umsjón með rannsóknni en niðurstöður hennar eru birtiar í dag í Nature.

Stjörnufræðingar vita að þungmálmar leynast innan í rykugum innviðum halastjarna. En þar sem þungmálmar þurrgufa venjulega ekki upp við lágt hitastig, bjuggust stjörnufræðingar ekki beint við því að finna þá í gashjúpum kaldra halastjarna sem halda sig langt frá sólu. Gufur nikkels og járns hafa nú þegar fundist í halastjörnum sem eru meira en 480 milljónir kílómetra frá sólu, þrefaldri fjarlægð Jarðar frá sólu.

Belgíska teymið fann járn og nikkel í nokkurn veginn jöfnum hlutföllum í gashjúpum halastjarnanna. Hlutfallið er óvænt því alla jafna er tífalt meira járn en nikkel í efni í sólkerfinu okkar, til dæmis í sólinni og loftsteinum. Nýju niðurstöðurnar hafa þess vegna áhrif á skiling stjörnufræðinga á árdögum sólkerfisins þótt enn liggi ekki alveg fyrir hver þau eru.

„Halastjörnur urðu til á sama tíma og sólkerfið, fyrir um 4,6 milljörðum ára, og hafa lítið sem ekkert breyst síðan. Þannig eru þær einskonar steingervingar,“ sagði Emmanuel Jehin, meðhöfundur greinarinar, einnig við Liège háskóla.

Belgíska teymið hefur rannsakað halastjörnur með VLT sjónaukum ESO í nærri tuttugu ár en höfðu ekki tekið eftir nikkel og járni í gashjúpum þeirra fyrr en nú. „Uppgötvunin fór undir radarinn í mörg ár,“ sagði Jehin.

Teymið notaði gögn sem aflað var með Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph (UVES) mælitækinu á VLT sjónauka ESO. Tækið er kallast litrófsgreiningartæki sem gerir stjörnufræðingum kleift að efnagreina fyrirbæri í geimnum: Hvert frumefni skilur eftir sig einstakt fingrafar eða litrófslínur.

Belgíska teymið tók eftir veikri og óþekktri litrófslínu í mælingum UVES. Við nánari athugun kom í ljós að um var að ræða óhlaðin nikkel- og járnatóm. Ástæða þess að erfitt var að greina þungu frumefnin í mælingunum er sú, að magnið er ákaflega lítið. Fyrir hver 100 kg af vatni í gashjúpi halastjarna er aðeins 1 gramm af járni og um það bil sama magn af nikkel.

„Venjulega er tífalt meira af járni en nikkel en í hjúpum halastjarnanna fundum við bæði efni í um það bil sama magni. Við teljum að þau berist frá einhverju sérstöku efni í kjarna halastjörnunnar sem þurrgufi við mjög lágt hitastig og losi við það járn og nikkel í um það bil sömu hlutföllum,“ sagði Damien Hutsemékers, einnig meðlimur í belgíska teyminu í Liège háskóla.

Þótt vísindamennirnir séu ekki vissir um hvers eðlis þetta efn gæti verið mun næsta kynslóð mælitækja – eins og Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph (METIS) á Extremely Large Telescope (ELT) – gera vísindamönnum kleyft að staðfesta uppruna járns og nikkels í hjúpum halastjarnanna.

Belgíska teymið vonast til þess að rannsóknin ryðji brautina fyrir enn frekari rannsóknum. „Nú mun fólk vonandi leita að fingraförum járns og nikkels í gömlum gagnasöfnum og það leiða til nýrra rannsókna á þessu viðfangsefni,“ sagði Jehin.

Þungmálar í miðgeimnum

Önnur merkileg rannsókn sem birtist líka í dag í Nature sýnir, að þungmálma er líka að finna í hjúpi miðgeimshalastjarna eins og 2I/Borisov, fyrstu halastjörnuna sem við finnum og á rætur að rekja utan sólkerfisins. Pólskt rannsóknarteymi rannsakaði hana með X-shooter litrófsritanum á VLT sjónauka ESO þegar hún sveif framhjá okkur fyrir rúmu einu og hálfu ári. Í köldum gashjúpi 2I/Borisov fannst líka nikkel.

„Í fyrstu trúðum við varla að nikkel væri í raun í 2I/Borisov þegar hún var svo langt frá sólu. Við gerðum nokkrar prófanir áður en við sannfærðumst,“ sagði meðhöfundur greinarinnar Piotr Guzik við Jagiellonian háskóla í Póllandi. Niðurstöðurnar koma á óvart því áður hafði gas með þungmálmum aðeins fundist í heitu umhverfi, eins og lofthjúpum mjög heitra fjarreikistjarna eða halastjarna sem gufa upp eftir að hafa farið of nálægt sólu. 2I/Borisiov var rannsökuð þegar hún var um 300 milljón km frá sólinni, tvöfalt lengra en Jörðin er frá sólu.

Að rannsaka miðgeimsfyrirbæri í smáatriðum er afar mikilvægt vegna þess að í þeim leynast ómetanlegar upplýsingar um sólkerfin sem þau eru ættuð úr. „Skyndilega skildum við að nikkelgas er í hjúpum halastjarna annars staðar úr Vetrarbrautinni,“ sagði meðhöfundurinn Michal Drahus, einnig hjá Jagiellonian háskóla.

Pólsku og belgísku rannsóknirnar sýna að 2I/Borisov og halastjörnur í okkar eigin sólkerfi eiga ýmislegt sameiginlegt. „Halastjörnurnar okkar eiga sér hliðstæður í öðrum sólkerfum, það er mjög spennandi,“ sagði Drahus.

Frekari upplýsingar

Greint var frá niðurstöðum rannsóknanna í tveimur greinum sem birtust í Nature.

Í teyminu sem gerði rannsókninni „Iron and nickel atoms in cometary atmospheres even far from the Sun“ (https://doi.org/10.1038/s41586-021-03435-0) eru J. Manfroid, D. Hutsemékers & E. Jehin (STAR Institute, University of Liège, Belgíu).

Í teyminu sem gerði rannsóknina “Gaseous atomic nickel in the coma of interstellar comet 2I/Borisov” eru Piotr Guzik og Michał Drahus (Astronomical Observatory, Jagiellonian University, Kraká í Póllandi).

ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og lang öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 16 landa: Austurríkis, Belgíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Írlands, Hollands, Póllands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands, auk gestaþjóðarinnar Chile. ESO heldur úti metnaðarfullum verkefnum sem miða að hönnun, smíði og starfsemi öflugra stjörnustöðva á jörðinni sem gera stjörnufræðingum kleift að gera mikilvægar uppgötvanir. ESO leikur líka lykilhlutverk í að efla og skipuleggja samstarf í stjarnvísindarannsóknum. ESO starfrækir þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er stór þátttakandi í ALMA, stærsta stjarnvísindaverkefni heims. Á Cerro Armazones, skammt frá Paranal, er ESO að smíða 39 metra risasjónauka, Extremely Large Telescope eða ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.

Tenglar

Tengiliðir

Sævar Helgi Bragason
Stjörnufræðivefurinn
Ísland
Tölvupóstur: eson-iceland@eso.org

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

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

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

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

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

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

Connect with ESO on social media

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso2108.

Um fréttatilkynninguna

Fréttatilkynning nr.:eso2108is
Nafn:2I/Borisov, C/2016 R2 (PANSTARRS), Comet
Tegund: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

Myndir

Detection of heavy metals in the atmosphere of comet C/2016 R2
Detection of heavy metals in the atmosphere of comet C/2016 R2
texti aðeins á ensku
Detection of nickel in the atmosphere of interstellar comet 2I/Borisov
Detection of nickel in the atmosphere of interstellar comet 2I/Borisov
texti aðeins á ensku
Once in a blue comet
Once in a blue comet
texti aðeins á ensku
Image of the 2I/Borisov interstellar comet captured with the VLT
Image of the 2I/Borisov interstellar comet captured with the VLT
texti aðeins á ensku

Myndskeið

Artist’s animation of the heavy metal composition of a cometary atmosphere
Artist’s animation of the heavy metal composition of a cometary atmosphere
texti aðeins á ensku
Artist’s animation of a comet
Artist’s animation of a comet
texti aðeins á ensku
Changes in comet C/2016 R2 (PANSTARRS) tail
Changes in comet C/2016 R2 (PANSTARRS) tail
texti aðeins á ensku
Artist’s animation of the surface of interstellar comet 2I/Borisov
Artist’s animation of the surface of interstellar comet 2I/Borisov
texti aðeins á ensku