La detección de metales pesados hierro (Fe) y níquel (Ni) en la atmósfera borrosa de un cometa se ilustra en esta imagen, que presenta el espectro de luz de C / 2016 R2 (PANSTARRS) en la parte superior izquierda superpuesta a una imagen real del cometa tomada con el telescopio SPECULOOS en el Observatorio Paranal de ESO. Cada pico blanco del espectro representa un elemento diferente, con los de hierro y níquel indicados con rayas azules y naranjas, respectivamente. Espectros como estos son posibles gracias al instrumento UVES en el VLT de ESO, un espectrógrafo de alta resolución que extiende la línea tanto que pueden identificarse individualmente. Además, UVES permanece sensible hasta longitudes de onda de 300 nm. La mayoría de las líneas importantes de hierro y níquel aparecen en longitudes de onda de alrededor de 350 nm, lo que significa que las capacidades de UVES fueron esenciales para realizar este descubrimiento. Crédito:ESO / L. Calçada, Equipo SPECULOOS / E. Jehin, Manfroid y col.
Un nuevo estudio realizado por un equipo belga que utiliza datos del Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral (VLT de ESO) ha demostrado que el hierro y el níquel existen en las atmósferas de los cometas en todo nuestro Sistema Solar. incluso los que están lejos del sol. Un estudio separado de un equipo polaco, que también utilizó datos de ESO, informó que el vapor de níquel también está presente en el cometa interestelar helado 2I / Borisov. Esta es la primera vez que los metales pesados generalmente asociado con ambientes cálidos, se han encontrado en las frías atmósferas de cometas distantes.
“Fue una gran sorpresa detectar átomos de hierro y níquel en la atmósfera de todos los cometas que hemos observado en las últimas dos décadas, unos 20 de ellos, e incluso en los que están lejos del Sol en el entorno del espacio frío, "dice Jean Manfroid de la Universidad de Lieja, Bélgica, que lideran el nuevo estudio sobre los cometas del Sistema Solar publicado hoy en Naturaleza .
Los astrónomos saben que existen metales pesados en los interiores polvorientos y rocosos de los cometas. Pero, porque los metales sólidos no suelen "sublimarse" (volverse gaseosos) a bajas temperaturas, no esperaban encontrarlos en las atmósferas de los cometas fríos que viajan lejos del Sol. Incluso se han detectado vapores de níquel y hierro en cometas observados a más de 480 millones de kilómetros del Sol. más de tres veces la distancia Tierra-Sol.
El equipo belga encontró hierro y níquel en las atmósferas de los cometas en cantidades aproximadamente iguales. Material en nuestro Sistema Solar, por ejemplo el que se encuentra en el Sol y en los meteoritos, normalmente contiene unas diez veces más hierro que el níquel. Por lo tanto, este nuevo resultado tiene implicaciones para la comprensión de los astrónomos del Sistema Solar temprano, aunque el equipo todavía está descifrando cuáles son.
"Los cometas se formaron hace unos 4.600 millones de años, en el muy joven Sistema Solar, y no ha cambiado desde entonces. En ese sentido, son como fósiles para los astrónomos, "dice el coautor del estudio, Emmanuel Jehin, también de la Universidad de Lieja.
Si bien el equipo belga ha estado estudiando estos objetos "fósiles" con el VLT de ESO durante casi 20 años, no habían detectado la presencia de níquel y hierro en sus atmósferas hasta ahora. "Este descubrimiento pasó desapercibido durante muchos años, "Dice Jehin.
El equipo utilizó datos del instrumento Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph (UVES) en el VLT de ESO, que utiliza una técnica llamada espectroscopia, analizar las atmósferas de los cometas a diferentes distancias del Sol. Esta técnica permite a los astrónomos revelar la composición química de los objetos cósmicos:cada elemento químico deja una firma única, un conjunto de líneas, en el espectro de la luz de los objetos.
El equipo belga lo había visto débil, líneas espectrales no identificadas en sus datos UVES y en una inspección más cercana notaron que estaban señalando la presencia de átomos neutros de hierro y níquel. Una razón por la que los elementos pesados fueron difíciles de identificar es que existen en cantidades muy pequeñas:el equipo estima que por cada 100 kg de agua en la atmósfera de los cometas hay solo 1 g de hierro, y aproximadamente la misma cantidad de níquel.
"Por lo general, hay 10 veces más hierro que níquel, y en esas atmósferas de cometas encontramos aproximadamente la misma cantidad para ambos elementos. Llegamos a la conclusión de que podrían provenir de un tipo especial de material en la superficie del núcleo del cometa, sublimando a una temperatura bastante baja y liberando hierro y níquel en aproximadamente las mismas proporciones, "explica Damien Hutsemékers, también miembro del equipo belga de la Universidad de Lieja.
Aunque el equipo aún no está seguro de qué material podría ser, Los avances en astronomía, como el generador de imágenes y espectrógrafo ELT de infrarrojo medio (METIS) en el próximo Extremely Large Telescope (ELT) de ESO, permitirán a los investigadores confirmar la fuente de los átomos de hierro y níquel que se encuentran en las atmósferas de estos cometas.
El equipo belga espera que su estudio allane el camino para futuras investigaciones. "Ahora la gente buscará esas líneas en sus datos de archivo de otros telescopios, ", Dice Jehin." Creemos que esto también desencadenará un nuevo trabajo sobre el tema ".
Líneas de emisión de níquel atómico gaseoso en el espectro casi ultravioleta de 2I / Borisov. Crédito:ESO / P.Guzik / M.Drahus
Metales pesados interestelares
Otro estudio notable publicado hoy en Naturaleza muestra que los metales pesados también están presentes en la atmósfera del cometa interestelar 2I / Borisov. Un equipo en Polonia observó este objeto, el primer cometa alienígena en visitar nuestro Sistema Solar, utilizando el espectrógrafo X-shooter del VLT de ESO cuando el cometa pasó volando hace aproximadamente un año y medio. Descubrieron que la atmósfera fría de 2I / Borisov contiene níquel gaseoso.
"Al principio nos costó creer que el níquel atómico realmente pudiera estar presente en 2I / Borisov tan lejos del Sol. Fueron necesarias numerosas pruebas y comprobaciones antes de que finalmente pudiéramos convencernos a nosotros mismos, ", dice el autor del estudio, Piotr Guzik, de la Universidad Jagellónica de Polonia. El hallazgo es sorprendente porque, antes de los dos estudios publicados hoy, Los gases con átomos de metales pesados solo se habían observado en ambientes cálidos, como en las atmósferas de exoplanetas ultracalientes o cometas en evaporación que pasaron demasiado cerca del Sol. 2I / Borisov se observó cuando estaba a unos 300 millones de kilómetros del Sol, o aproximadamente el doble de la distancia Tierra-Sol.
Estudiar los cuerpos interestelares en detalle es fundamental para la ciencia porque contienen información invaluable sobre los sistemas planetarios alienígenas de los que se originan. "De repente comprendimos que el níquel gaseoso está presente en las atmósferas de los cometas en otros rincones de la Galaxia, "dice el coautor Micha? Drahus, también de la Universidad Jagellónica.
Los estudios polacos y belgas muestran que los cometas 2I / Borisov y del Sistema Solar tienen aún más en común de lo que se pensaba. "Ahora imagina que los cometas de nuestro Sistema Solar tienen sus verdaderos análogos en otros sistemas planetarios, ¿qué tan genial es eso? "Drahus concluye.
