Астрономы неожиданно нашли в кометах никель и железо

Новое исследование группы бельгийских астрономов, использовавших данные, полученные на Очень Большом телескопе Европейской Южной обсерватории (VLT ESO), показало, что в атмосферах комет Солнечной системы, даже тех из них, которые находятся далеко от Солнца, присутствуют железо и никель. Другое исследование, выполненное группой астрономов из Польши (они тоже пользовались данными ESО), говорит о том, что пары́ никеля присутствуют и в составе ледяной межзвездной кометы 2I/Borisov. Это первое обнаружение тяжёлых металлов, обычно ассоциирующихся с горячими средами, в холодных атмосферах далеких комет. О полученных результатах сообщается в пресс-релизе Европейской Южной обсерватории.

«Было большим сюрпризом зарегистрировать атомы железа и никеля в атмосферах всех комет, наблюдавшихся нами за последние два десятилетия — а было их около двадцати, — и даже в тех из них, которые находятся вдали от Солнца в холодной космической среде», — говорит Жан Манфруа (Jean Manfroid) из Льежского университета, который руководил новым исследованием комет Солнечной системы, опубликованным в журнале Nature.

Астрономы знают о существовании тяжелых металлов в пылевых и каменных недрах комет. Но, так как твёрдые металлы обычно не переходят в газообразное состояние при низких температурах, их не ожидали обнаружить в атмосферах холодных комет, удаляющихся на большие расстояния от Солнца. Теперь же пары никеля и железа зарегистрированы даже в кометах, наблюдавшихся на расстояниях более 480 миллионов километров от Солнца, что более чем втрое превышает расстояние от Земли до Солнца.

Анализ кометных атмосфер при различных расстояниях комет от Солнца группа выполнила, используя данные, полученные при помощи эшелле-спектрографа ультрафиолетового и видимого диапазона UVES, смонтированного на телескопе VLT ESO. Бельгийские астрономы заметили слабые неидентифицированные спектральные линии в спектрах, полученных приемником UVES. При внимательном рассмотрении выяснилось, что эти линии говорят о присутствии нейтральных атомов железа и никеля. Эти тяжелые элементы было так трудно отождествить потому, что они присутствуют в кометных атмосферах в очень малых количествах: по оценке исследователей, на каждые 100 кг воды там приходится всего 1 г железа и примерно столько же никеля.

Бельгийские исследователи нашли железо и никель в атмосферах комет в примерно равных количествах. «Обычно в атмосферах комет в 10 раз больше железа, чем никеля, а здесь мы нашли примерно одинаковые количества этих металлов. Мы пришли к выводу, что дело, возможно, в том, что на поверхности ядер этих комет есть некое вещество, сублимирующее при довольно низких температурах и содержащее железо и никель примерно в одинаковых количествах», — объясняет Дамьен Хутцемекерс (Damien Hutsemékers) из Льежского университета.

В другой работе, также опубликованной в Nature, показано, что тяжелые металлы присутствуют и в атмосфере межзвездной кометы 2I/Borisov. Группа польских астрономов наблюдала этот объект, первую зарегистрированную в Солнечной системе комету, пришедшую из межзвездного пространства, со спектрографом X-shooter на телескопе ESO VLT примерно полтора года назад и обнаружила в холодной атмосфере кометы 2I/Borisov газообразный никель.

«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 надёжности», — говорит один из авторов работы Пётр Гузик (Piotr Guzik) из Ягеллонского университета. Эта находка выглядит такой неожиданной потому, что до публикуемых сегодня двух работ 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 Солнца, то есть примерно вдвое дальше, чем Земля.