Az ALMA felfedi a 2I/Boriszov csillagközi üstökös szokatlan összetételét

2I/Boriszov valószínűleg rendkívül hideg környezetben képződött, nagy mennyiségű szén-monoxid látható

Egy galaktikus látogató tavaly lépett be Naprendszerünkbe - a csillagközi 2I üstökös/Boriszov. Amikor a csillagászok 2019. december 15-én és 16-án az üstökös felé mutattak az Atacama Large Millimeter/submillimeter Array-ra (ALMA), először figyelték meg közvetlenül a miénktől eltérő bolygórendszerből származó objektumban tárolt vegyszereket. Ezt a kutatást online közzétették 2020. április 20-án a Nature Astronomy folyóiratban.

A Martin Cordiner és Stefanie Milam által vezetett nemzetközi tudósok csoportjának ALMA megfigyelései a NASA Goddard Űrrepülési Központjában Greenbeltben (Maryland) azt mutatták, hogy az üstökösből kilépő gáz szokatlanul nagy mennyiségű szén-monoxidot (CO) tartalmaz. A CO koncentrációja magasabb, mint bárki bármely üstökösben észlelt a Naptól 2 au-n belül (kevesebb, mint 186 millió mérföldön vagy 300 millió kilométeren belül) [1]. Becslések szerint a 2I/Boriszov CO-koncentrációja kilenc és 26-szor magasabb volt, mint az átlagos Naprendszer-üstökösé.

A csillagászok érdekeltek abban, hogy többet megtudjanak az üstökösökről, mert ezek az objektumok idejük nagy részét bármely csillagtól nagy távolságban, nagyon hideg környezetben töltik. A bolygókkal ellentétben belső kompozícióik születésük óta nem változtak jelentősen. Ezért sokat elárulhattak azokról a folyamatokról, amelyek a születésük során protoplanetáris lemezeken történtek. "Ez az első alkalom, hogy valaha az üstökösbe néztünk a Naprendszerünkön kívülről - mondta Martin Cordiner asztrokémikus -, és drámai módon különbözik a legtöbb más üstököstől, amelyet korábban láttunk."

Az ALMA az üstökös által kibocsátott gázban két molekulát detektált: hidrogén-cianidot (HCN) és szén-monoxidot (CO). Míg a csapat arra számított, hogy a 2N/Boriszovban jelen lévő HCN-t hasonló mennyiségben jeleníti meg, mint a naprendszer üstökösében, meglepődtek, amikor nagy mennyiségű CO-t láttak. "Az üstökösnek bizonyára nagyon CO-jégben gazdag anyagból kellett keletkeznie, amely csak az űrben található legalacsonyabb hőmérsékleten, -420 Fahrenheit fok (-250 Celsius fok) alatt van "- mondta Stefanie Milam bolygótudós.

"Az ALMA kulcsfontosságú volt abban, hogy átalakítsuk a üstökös anyag természetének megértését a saját naprendszerünkben - és most a szomszédok szomszédainktól származó egyedülálló objektummal. Csak azért, mert az ALMA példátlan érzékenysége van a szubmilliméter hullámhosszain, képesek vagyunk az ilyen egyedi tárgyakból származó gáz jellemzésére "- mondta Anthony Remijan, a virginiai Charlottesville-i Nemzeti Rádiócsillagászati Obszervatórium és a cikk társszerzője.

A szén-monoxid az egyik leggyakoribb molekula az űrben, és a legtöbb üstökösben található meg. Mégis, az üstökösökben a CO koncentrációja hatalmas eltéréseket mutat, és senki sem tudja, miért. Ezek egy része összefüggésben lehet azzal, hogy a Naprendszerben hol üstökös alakult ki; némelyik köze van ahhoz, hogy az üstökös pályája milyen gyakran hozza közelebb a Naphoz, és felszabadítja könnyebben elpárologtatott jégeit.

"Ha az általunk megfigyelt gázok a 2I/Boriszov szülőházának összetételét tükrözik, akkor ez azt mutatja, hogy másképp alakulhatott ki, mint a saját Naprendszer üstökösünk, egy távoli bolygórendszer rendkívül hideg, külső régiójában" - tette hozzá Cordiner . Ez a régió összehasonlítható a Neptunuszon túli jeges testek hideg régiójával, az úgynevezett Kuiper-övvel.

A csapat csak találgatni tud arról a csillagról, amely a 2I/Boriszov bolygórendszerét fogadta. "Az ALMA-val megfigyelt protoplanetáris lemezek többsége olyan alacsony tömegű csillagok fiatalabb változatai körül van, mint a Nap" - mondta Cordiner. "Sok ilyen lemez túlnyúlik azon a régión túl, ahol a saját üstököseink vélhetően kialakultak, és nagy mennyiségű rendkívül hideg gázt és port tartalmaznak. Lehetséges, hogy a 2I/Boriszov e nagyobb lemezek egyikéből származott."

Nagy sebessége miatt, amikor a Naprendszerünkön haladt (33 km/s vagy 21 mérföld/s), a csillagászok azt gyanítják, hogy a 2I/Boriszovot kiszorították a fogadó rendszeréből, valószínűleg egy elhaladó csillaggal vagy óriásbolygóval való kölcsönhatással. Ezután milliókat vagy milliárdokat töltött egy hideg, magányos utazáson a csillagközi térben, mire Gennagyij Boriszov amatőr csillagász 2019. augusztus 30-án felfedezte.

A 2I/Boriszov csak a második csillagközi objektum, amelyet naprendszerünkben észleltünk. Az elsőt - 1I/'Oumuamua - 2017 októberében fedezték fel, ekkor már úton volt a kifelé, ami megnehezítette a részletek felfedését arról, hogy üstökösről, aszteroidáról vagy valami másról van-e szó. A 2I/Boriszov körüli aktív gáz- és porkóma jelenléte tette az első megerősített csillagközi üstökössé.

Amíg más csillagközi üstökösöket nem észlelnek, a 2I/Boriszov szokatlan összetétele nem könnyen magyarázható, és több kérdést vet fel, mint amennyit megválaszol. Tipikus összetétele a csillagközi üstökösökre? Látunk-e további csillagközi üstökösöket az elkövetkező években, különös kémiai összetételekkel? Mit árulnak el arról, hogyan alakulnak a bolygók más csillagrendszerekben?

"2I/Boriszov adta az első bepillantást a másik bolygórendszert formáló kémiaba" - mondta Milam. "De csak akkor, ha összehasonlíthatjuk az objektumot más csillagközi üstökösökkel, megtudhatjuk, hogy a 2I/Boriszov különleges eset-e, vagy ha minden csillagközi objektum szokatlanul magas CO-tartalommal rendelkezik."

jegyzet

[1] Az Oort felhőből érkező C/2016 R2 (PanSTARRS) néven ismert üstökös CO-szintje még Boriszovnál is magasabb volt, amikor a Naptól 2,8 au távolságra volt.

Az Országos Rádiócsillagászati Obszervatórium a Nemzeti Tudományos Alapítvány létesítménye, amelyet az Associated Universities, Inc. együttműködési megállapodás alapján működtet.