Астрономы нашли в холодных комах комет атомы железа и никеля

Астрономы впервые обнаружили атомы железа и никеля в холодных комах комет Солнечной системы и первой в истории межзвездной кометы Борисова. Это открытие указывает на ранее неизвестные процессы, идущие в комах комет, а также показывает, что между малыми телами из Солнечной системы и межзвездного пространства может быть больше общего, чем считалось ранее. Статьи (1, 2) опубликованы в журнале Nature.

Обычно в комах и хвостах комет регистрируются летучие вещества, такие как водяной пар, СО₂, NH₃, CH₄, CO, N_2, а тяжелые элементы, такие как железо и никель, находятся в составе тугоплавких частиц пыли или металлических и сульфидных зернах. Обнаружить подобные элементы в газовой фазе можно лишь в горячих средах, например атмосферах горячих юпитеров или комет, которые сильно сближались с Солнцем. В частности, атомы железа, меди и кобальта фиксировались лишь в комах Большой кометы 1882 года и C/1965 S1 (Икэя-Секи), и, возможно, в хвосте кометы C/2006 P1 (МакНота) вблизи точки перигелия, тем не менее, в коме кометы 67P/Чурюмова-Герасименко, которую детально исследовала станция «Розетта» не было найдено железа и никеля, хотя обнаруживались Na, K, Si и Ca.

Групп астрономов во главе с Жаном Манфруа (Jean Manfroid) из Льежского университета сообщила об обнаружении линий излучения нейтральных атомов железа (FeI) и никеля (NiI) в комах 20 комет, которые наблюдались с помощью спектрографа UVES, установленного на восьмиметровом телескопа комплекса VLT, когда кометы находились на расстояниях от 0,68 до 3,25 астрономических единиц от Солнца. Эти линии оказались слабыми и расположены в синей части спектра, где много ярких линий излучения различных молекул, из-за чего ранее их просто не замечали. 

Самое низкое значение соотношения NiI/FeI наблюдалось в случае кометы 103P/Харли, а самое большое — в случае кометы 73P/Швассмана—Вахмана. При этом было замечено, что железо и никель присутствуют в комах в примерно равных количествах, хотя в составе Солнца или метеоритов железа в несколько раз больше, чем никеля.

Ученые отмечают, что равновесные температуры поверхности комет на таких расстояниях от Солнца будут составлять 150-340 кельвинов, что недостаточно для испарения частиц тугоплавкой пыли или зерен. В качестве источника атомов железа и никеля астрономы рассматривают различные сценарии, такие как столкновения металлических частиц нанометровых размеров с частицами кометной пыли или сублимация металлоорганических комплексов, таких как [Fe(PAH)]⁺, или карбонилов, таких как Fe (CO)₅ и Ni (CO)₄.

Другая группа астрономов во главе с Петром Гузиком (Piotr Guzik) из Ягеллонского университета сообщила об обнаружении паров атомарного никеля в коме межзвездной кометы Борисова при помощи спектрографа X-shooter, установленного на телескопе комплекса VLT, когда она находилась на расстоянии 2,322 астрономических единиц от Солнца. Ученые отмечают, что это неожиданное открытие, так как температура, необходимая для сублимации каменной пыли, составляет более 700 кельвинов, в то время как равновесная температура кометы Борисова составляла 180 кельвинов. Возможно атомы никеля появляются в коме кометы в результате фотодиссоциации короткоживущих молекул, которая сублимируются при низких температурах.

Факт регистрации никеля в кометах Солнечной системы и межзвездной комете показывает, что у этих объектов больше общего, чем считалось ранее. Однако пока ученым неизвестно, насколько распространены аналоги малых тел Солнечной системы в нашей галактике. Ожидается, что новые открытия малых межзвездных тел будут происходить чаще после начала обзора неба телескопом Веры Рубин.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы выяснили, что первая в истории межзвездная комета Борисова оказалась реликтом экзопланетной системы, который никогда не приближался к звездам.

Александр Войтюк