Эта находка выглядит неожиданной, так как ранее пары тяжелых металлов наблюдались только в горячих средах, например, в атмосферах раскаленных экзопланет или испаряющихся комет, проходящих в непосредственной близости к Солнцу.
Анализируя данные наблюдений комет Солнечной системы и межзвездной кометы 2I\Borisov, полученные на Очень Большом телескопе (VLT) Европейской Южной обсерватории (ESO), астрономы обнаружили в их атмосферах присутствие железа и никеля, причем даже у тех, что находились на большом удалении от Солнца. Это первое обнаружение тяжелых металлов, обычно ассоциирующихся с горячими средами, в газовых оболочках холодных ледяных странниц.
«Для нас стало большим сюрпризом обнаружение атомов железа и никеля в атмосферах всех комет, наблюдавшихся нами за последние два десятилетия – а было их около двадцати», – рассказывает Жан Манфруа из Льежского университета (Бельгия), ведущий автор первого исследования, представленного в журнале Nature.
Регистрация тяжелых металлов в атмосфере кометы C/2016 R2. Каждый белый пик в спектре представляет отдельный элемент; пики железа и никеля помечены голубым и оранжевым, соответственно.ESO/L. Calçada, SPECULOOS Team/E. Jehin, Manfroid et al.
О существовании тяжелых металлов в пылевых и каменных недрах комет известно давно. Но, так как твердые металлы обычно не переходят в газообразное состояние при низких температурах, их не ожидали обнаружить в атмосферах холодных комет, удаляющихся на большие расстояния от Солнца. Однако пары никеля и железа зарегистрированы даже у тех, что наблюдались на расстояниях более 480 миллионов километров от звезды.
По оценкам ученых, железо и никель в атмосферах холодных комет находятся в примерно равных количествах. Это необычно, так как в Солнечной системе вещество, к примеру, на Солнце или в метеоритах, содержит вдесятеро больше железа, чем никеля. На данный момент у исследователей нет окончательного ответа о причинах таких расхождений.
«Кометы образовались примерно 4,6 миллиарда лет назад, на заре существования Солнечной системы, и с тех пор не изменились. И, хотя мы изучаем их много лет, до сих пор не замечали присутствия никеля и железа в холодных амтосферах», – отмечают участники исследования.
Юниты Очень Большого телескопа Европейской южной обсерватории.A. Ghizzi Panizza/ESO
Эти тяжелые элементы было так трудно отождествить, потому что они присутствуют в кометных атмосферах в очень малых количествах: по оценке исследователей, на каждые 100 килограмм воды приходится всего 1 грамм железа и примерно столько же никеля.
Межзвездные тяжелые металлы
Во втором исследовании, представленном в журнале Nature, показано, что эти тяжелые металлы присутствуют и в атмосфере межзвездной кометы 2I/Borisov.
«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 надежности», – заявил Петр Гузик, ведущий автор исследования из Ягеллонского университета (Польша).
Регистрация никеля в атмосфере межзвездной кометы 2I/Borisov.ESO/L. Calçada/O. Hainaut, P. Guzik and M. Drahus
Эта находка выглядит такой неожиданной, потому что ранее пары тяжелых 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 нашей звезды, то есть, примерно вдвое дальше Земли.
Детальное исследование межзвездных тел имеет фундаментальное значение, так как они несут бесценную информацию о других планетных системах, в которых родились.
«Мы вдруг узнали, что газообразный никель присутствует в атмосферах комет в других уголках нашей Галактики. Разве не удивительно, что кометы Солнечной системы так схожи со своими аналогами в других планетных системах?», – заключил Михал Драхус, соавтор исследования из Ягеллонского университета.
