Dampen van zware metalen ontdekt rond kometen – Wissenschaft.de
Metalen zoals ijzer en nikkel hebben meestal hoge temperaturen nodig om te verdampen. Maar nu hebben astronomen ijzer- en nikkelgassen ontdekt in de korsten van veel verre kometen. Het wordt in kleine hoeveelheden uit de komeetkern uitgestoten, hoewel de temperaturen daar slechts tussen -90 en 60 graden zijn. Een tweede team ontdekte ook deze gasvormige mineralen in de korst van de interstellaire 2l / Borisov-komeet. Deze verrassende ontdekkingen roepen nu de vraag op hoe dit ijzer en nikkel ondanks de kou kunnen verdragen.
IJzer en nikkel zijn twee van de meest voorkomende metalen in ons zonnestelsel. Het wordt niet alleen gevonden in de kern van de aarde en andere planeten, maar ook in meteoren, meteoren en interplanetair stof. De meeste van deze mineralen zijn in de vorm van vaste verbindingen. Het wordt alleen gasvormig door sublimatie als het erg heet is, bijvoorbeeld in de atmosfeer van sommige erg hete buitenplaneten of wanneer kometen dicht bij de zon vliegen. De eerste detectie van neutrale nikkeldamp in de coma van een komeet vond plaats in de jaren 70, toen komeet Ikeya – Seki (C / 1965 S1) langs onze ster vloog op een afstand van 13 tot 30 zonnestralen. Dat ijzer- en nikkelverbindingen aanwezig zijn in komeetkernen blijkt ook uit resultaten van de Stardust-ruimtesonde, die in 2006 de eerste stofmonsters van komeet 81P / Wild naar de aarde bracht.
Gasvormig ijzer en nikkel rond koude kometen
Om meer te weten te komen over de samenstelling en gasvormige atmosfeer van kometen, heeft een team van astronomen onder leiding van Jean Manfred van de Universiteit van Luik in België waarnemingsgegevens over kometen geëvalueerd gedurende bijna 20 jaar, die zijn verzameld in een zeer groot vierkant. De VLT-telescoop van de European Southern Observatory (ESO), geassembleerd in Chili. Daarbij analyseren ze voornamelijk het spectrum van licht dat door de komeet wordt uitgezonden. Omdat elk chemisch element er een unieke afdruk op achterlaat in de vorm van spectraallijnen. Strepen van gasvormig ijzer- of nikkelatomen zijn echter nog nooit waargenomen in het spectrum van komeetenveloppen – tot nu toe. Toen Manfred en zijn team de spectra van 20 verre kometen nog eens nader bekeken, ontdekten ze verschillende vage spectraallijnen in het blauwe gebied van het spectrum, waarvan de eigenschappen overeenkomen met die van neutraal ijzer en nikkel.
“We waren zeer verrast om ijzer- en nikkelatomen te vinden in de atmosfeer van alle ongeveer twintig kometen die we de afgelopen twee decennia hebben waargenomen, en zelfs in die kometen ver van de zon in de koude ruimte”, zegt Manfred. . De dichtheid van de metaalatomen was hoger nabij de kern van de komeet en nam vervolgens af met toenemende afstand. Over het algemeen was het aantal gedetecteerde atomen erg klein: voor elke 100 kilogram waterdamp is er slechts één gram ijzer en ongeveer dezelfde hoeveelheid nikkel. Maar zelfs in zulke kleine hoeveelheden is de ontdekking van gasvormige mineralen verrassend, leggen de onderzoekers uit. Omdat de temperaturen op het oppervlak van de waargenomen kometen tussen minus 93 graden Celsius en ongeveer plus 60 graden lagen. Bij deze temperaturen mogen ijzer en nikkel normaal gesproken niet sublimeren en gasvormig worden.
Nikkeldamp is ook ongeveer 2 liter / borisov
Een tweede studie geeft aan dat kometen in ons zonnestelsel niet duidelijk een geïsoleerde staat zijn: Piotr Guzik en Michal Drahus van de Jagiellonian University in Krakau toonden ook de spectrale signatuur van nikkeldamp in de coma van een interstellaire komeet 2l / Borisov. Ze observeerden ook de komeet, die op 31 augustus 2019 werd gedetecteerd, gedurende meerdere nachten eind januari 2020 met behulp van een spectrometer in een zeer grote telescoop bij ESO. Op dat moment bevond de 2l / Borisov zich al 2,3 keer ver van de aarde van de zon en was de temperatuur aan het oppervlak ongeveer 93 graden onder nul. “In het begin vonden we het moeilijk te geloven dat echt atomair nikkel aanwezig zou kunnen zijn in 2I / Borisov, ver van de zon”, zegt Josik. “Er waren veel tests en controles voor nodig voordat we onszelf eindelijk konden overtuigen.” Dit geeft aan dat kometen van verschillende planetenstelsels meer gemeen hebben dan wordt aangenomen. “Stel je nu voor dat kometen in ons zonnestelsel echte verwanten hebben in andere planetenstelsels – hoe geweldig is dat?” Drahouse zegt.
Deze ontdekkingen doen ook de vraag rijzen waar het gasvormige ijzer en nikkel vandaan komen in de gasvormige schillen van kometen – en hoe de gassen bij deze lagere temperaturen kunnen worden uitgestoten. Het aandeel ijzer en nikkel in het met ijs uitgesneden coma levert mogelijk bewijs: hoewel meteorieten doorgaans tien keer meer ijzer bevatten dan nikkel, vonden Manfruid en zijn team beide metalen in ongeveer gelijke verhoudingen. Hieruit concludeerden ze dat de twee metalen op het oppervlak van de komeet mogelijk niet in de vorm van een legering of sulfide hebben bestaan, maar mogelijk in een organisch complex zoals carbonyl. Dit kan ook worden aangegeven door het relatief hoge percentage koolmonoxide en kooldioxide radicalen in het spectrum van sommige kometen. De onderzoekers leggen uit: “Als deze verbindingen aanwezig zijn in kometen, dan kunnen deze koolstofverbindingen, in tegenstelling tot silicaten en sulfiden, zelfs bij lage temperaturen en weg van de zon sublimeren.”
Het is niet duidelijk of er daadwerkelijk een carbonyl op de kometen zit en of dit de bron is van de gasvormige mineralen. Astronomen hopen dat nieuwe telescopen en gereedschappen zoals de ESO Extremely Large Telescope, die momenteel in aanbouw is, zullen helpen.
Coyle: Nature, Jan Manfroyd (Universiteit van Luik, Lutich) et al. Doi: 10.1038 / s41586-021-03435-0; Josick Drahus (Jagiellonische Universiteit, Krakau), Doi: 10.1038 / s41586-021-03485-4
“Analist. Schepper. Zombiefanaat. Fervente reisjunkie. Popcultuurexpert. Alcoholfan.”