Prima cometă interstelară cunoscută - 21/Borisov - a venit probabil aici de la o stea pitică roșie, potrivit unui nou studiu al datelor de la Telescopul Spațial Hubble.

cometă

Cometa 21/Borisov văzută de telescopul spațial Hubble. Dungile sunt stele de fundal. Imagine prin NASA/ESA/K. Meech (Universitatea din Hawaii)/D. Jewitt (UCLA)/Hubblesite.

Anul trecut, cometa 21/Borisov a devenit al doilea obiect interstelar cunoscut - și a confirmat pentru prima dată cometa interstelară - care a trecut prin sistemul nostru solar după originea în altă parte a galaxiei noastre. Inițial, părea să semene cu cometele din propriul nostru sistem solar. Acum, oamenii de știință care au analizat compoziția sa folosind Telescopul Spațial Hubble (HST) au descoperit că 21/Borisov are, de asemenea, unele diferențe izbitoare. S-a descoperit că Borisov conține mult mai mult monoxid de carbon decât cometele sistemului nostru solar, ceea ce sugerează că provine dintr-o stea semnificativ mai rece decât roșu-soare, o pitică roșie.

Cercetătorii au publicat cele mai recente descoperiri peer-review în revista Nature Astronomy pe 20 aprilie 2020.

Spectrograful Cosmic Origins (COS) de pe Hubble a observat cometa în patru ocazii separate, de la 11 decembrie 2019 până la 13 ianuarie 2020. Procedând astfel, cercetătorii au putut studia modul în care s-a schimbat compoziția cometei pe măsură ce se apropia cel mai aproape de soare. Borisov conținea monoxid de carbon, oxigen și apă, nimic prea surprinzător. Dar apoi au observat ceva neobișnuit; coma cometei, norul mare de gaz care înconjoară nucleul care face cometele să pară neclare, conținea mult mai mult monoxid de carbon decât se aștepta. De fapt, a existat cu 50% mai mult monoxid de carbon decât vaporii de apă. Aceasta este de trei ori mai mult decât se găsește în orice altă cometă observată în sistemul nostru solar interior. Măsurarea apei pentru comparație a fost făcută de Observatorul Neil Gehrels Swift al NASA.

Dennis Bodewits de la Universitatea Auburn din Alabama, care a condus echipa de cercetare, a declarat într-un comunicat:

Cantitatea de monoxid de carbon nu a scăzut așa cum era de așteptat pe măsură ce cometa s-a retras de la soare. Aceasta înseamnă că vedem straturile primitive ale cometei, care reflectă cu adevărat din ce este făcut acest obiect. Din cauza abundenței de gheață de monoxid de carbon care a supraviețuit atât de aproape de soare, credem că cometa Borisov provine dintr-un loc mult mai rece și dintr-un disc de resturi foarte diferit în jurul unei stele decât al nostru.

Jian-Yang Li, om de știință senior la Institutul de Științe Planetare (PSI), a spus:

Cea mai mare știre este probabil prima măsurare a compoziției de CO într-un eșantion de la o altă stea. Acest lucru nu a fost niciodată posibil de făcut datorită distanței enorme față de un alt sistem planetar și a leșinului extrem al acestor mici obiecte în jurul altor stele. Având în vedere frecvența descoperirilor recente ale unor astfel de obiecte interstelare - două în doar doi ani - și datorită avansului telescoapelor și tehnicilor de supraveghere, ne putem aștepta la tot mai multe astfel de obiecte descoperite și caracterizate în viitorul apropiat. Această cometă poate reprezenta începutul unei noi ere în studierea formării planetei extrasolare.

Kathleen Mandt, un om de știință planetar de la Universitatea Johns Hopkins Laborator de Fizică Aplicată (JHUAPL) și un alt autor al studiului, a adăugat:

Studiem compoziția cometelor aici de zeci de ani și folosim aceste informații pentru a înțelege cum s-au format și au evoluat planetele din sistemul nostru solar. Măsurarea compoziției unei comete dintr-un alt sistem planetar a fost o oportunitate pe care nu am putut să o ratăm! Chiar dacă compoziția cometelor din sistemul nostru solar poate varia semnificativ de la o cometă la alta, nu am văzut niciodată o cometă atât de apropiată de soare cu atât de mult monoxid de carbon în comparație cu apa.

Două imagini separate ale cometei 21/Borisov de la Telescopul Spațial Hubble. Imagine prin NASA/ESA/D. Jewitt (UCLA)/JHUAPL.

Deci, ce înseamnă toate acestea?

Gheața cu monoxid de carbon este mai volatilă decât gheața de apă, deci nu este nevoie de multă căldură pentru a o elibera din nucleul unei comete. În sistemul nostru solar, această gheață poate începe să se sublimeze în spațiu la 11 miliarde de mile - de două ori distanța față de Pluto - de soare. Cu toate acestea, gheața de apă va începe să facă acest lucru numai atunci când o cometă se află la aproximativ 200 de milioane de mile de soare. Este vorba despre distanța marginii interioare a centurii principale de asteroizi între Marte și Jupiter.

Prin urmare, rata de degajare a gheții de apă dintr-o cometă este în mod normal mult mai mare decât monoxidul de carbon până când cometa ajunge în sistemul solar interior. Dar cu Borisov, a fost opusul. Potrivit lui Bodewits:

Ceea ce Hubble a măsurat în cometa Borisov nu este o proprietate a majorității cometelor din sistemul solar. De aceea, cometa Borisov s-a remarcat pentru noi, deoarece am considerat că Borisov este probabil un reprezentant al sistemului stelar din care provine.

Pentru a explica acest lucru, oamenii de știință sugerează că Borisov provine dintr-un disc bogat în carbon de resturi înghețate care orbitează o stea pitică roșie. Cometa și-ar fi început călătoria mult mai rece decât cometele din sistemul nostru solar, deoarece stelele pitice roșii, cele mai frecvente din galaxie, sunt mult mai reci decât soarele nostru. Potrivit studentului absolvent John Noonan de la Lunar and Planetary Laboratory (LPL) de la Universitatea din Arizona, Tucson:

Aceste stele au exact temperaturile și luminozitățile scăzute în care s-ar putea forma o cometă cu tipul de compoziție găsit în cometa Borisov.

Conceptul artistului despre o stea pitică roșie cu trei planete. O nouă analiză a compoziției cometei interstelare 21/Borisov sugerează că aceasta provine dintr-un disc de formare planetară din jurul unei pitice roșii. Imagine prin NASA/JPL-Caltech/JHUAPL.

Marea bogăție de monoxid de carbon a lui Borisov implică faptul că provine dintr-o regiune de formare a planetei care are proprietăți chimice foarte diferite de discul din care s-a format sistemul nostru solar. Originile și formarea propriilor noastre comete nu sunt bine înțelese. Sperăm că diferența dintre cometele sistemului solar și viitoarele obiecte de genul acesta ne va ajuta să studiem mai bine formarea și evoluția cometelor.

Cantitatea mare de CO este o indicație că acesta provine dintr-un loc foarte rece, fie extrem de departe de steaua gazdă sau de o stea relativ rece. Credem că este mai probabil să fie cel din urmă caz ​​- provine de la o pitică roșie rece, deoarece există mult mai multe pitice roșii în galaxia noastră Calea Lactee decât alte stele mai fierbinți. Cu toate acestea, suntem încă departe de a spune exact ce se întâmplă în jurul stelei sale gazdă atunci când planetele s-au format acolo.

Deci, dacă Borisov a venit de la o stea pitică roșie, cum a scăpat?

2I/orbita lui Borisov. „2I” înseamnă „al doilea interstelar”. Cu alte cuvinte, acesta este doar al doilea obiect dintr-un sistem solar îndepărtat despre care se știe că a trecut pe lângă soarele nostru. Periheliul său - sau cel mai apropiat punct de soare - se află chiar în afara orbitei lui Marte. Imagine prin intermediul utilizatorului Wikimedia Commons Drbogdan/NASA.

Poate că a fost expulzat gravitațional de o mare planetă gigantică de gaze, similar modului în care Jupiter a modificat traiectoriile cometelor și asteroizilor din sistemul nostru solar cu gravitația sa puternică. Bodewits a spus:

Dacă o planetă de dimensiunea lui Jupiter migrează spre interior, ar putea da afară multe dintre aceste comete.

Borisov a fost văzut pentru prima dată pe 30 august 2019, de către astronomul amator și vânător de comete Gennadiy Borisov în Crimeea. Hubble și alte telescoape l-au observat de atunci și, în cele din urmă, va părăsi sistemul solar, revenind în spațiul profund.

A putea studia o cometă dintr-un alt sistem solar îi va ajuta pe oamenii de știință să afle mai multe despre condițiile și procesele în care se formează exoplanetele. Potrivit lui Li:

Până acum am descoperit mii de planete extrasolare în jurul altor stele, dar nu știm nimic despre condițiile și procesele de formare. Această cometă este prima mostră dintr-o altă stea pe care o putem măsura direct compoziția pentru a deduce ce se întâmplă atunci când planetele se formează în jurul unei alte stele. Cu toate acestea, este încă prea departe de a ști exact ce s-a întâmplat în timpul procesului de formare planetară în jurul altor stele din acest singur eșantion.

Dennis Bodewits de la Universitatea Auburn, care a condus noul studiu despre cometa 21/Borisov. Imagine prin intermediul Universității Auburn.

Deși Borisov este prima cometă interstelară detectată vreodată, este de fapt al doilea obiect interstelar despre care se știe că a intrat în sistemul nostru solar. Primul a fost ‘Oumuamua, care a călătorit prin sistemul solar interior în 2017 înainte de a părăsi din nou sistemul solar. Cu toate acestea, acel obiect nu avea caracteristicile cometelor tipice, iar dezbaterea intensă continuă cu privire la ceea ce era. Cele mai recente teorii sugerează că a fost fie un ciob stâncos de pe o planetă sau alt obiect mare care a fost distrus sau poate un „iepuraș cosmic de praf”.

Observațiile lui Hubble ale lui Borisov au fost o ocazie unică și interesantă de a studia ceva ce nu s-a mai văzut, o cometă dintr-un alt sistem solar. Dacă există una, atunci probabil că mai așteptă să fie descoperite, deoarece călătoria lor îi aduce temporar aproape de casă.

Linia de fund: un nou studiu al cometei interstelare 21/Borisov sugerează că a provenit dintr-un disc de formare planetară din jurul unei stele pitice roșii.