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在太阳系内外的彗星中意外发现了重金属蒸汽

时间:2021-07-22 15:18

Heavy me<em></em>tal vapors unexpectedly found in comets throughout our Solar System -- and beyond

一个比利时团队利用欧洲南方天文台的超大望远镜(ESO的VLT)的数据进行的一项新研究表明,铁和镍存在于我们整个太阳系的彗星的大气中,甚至那些远离太阳的彗星。波兰的一个研究小组也使用了ESO的数据进行了另一项研究,报告说在冰冷的星际彗星2I/Borisov中也存在镍蒸汽。重金属通常与高温环境有关,这是首次在遥远彗星的低温大气层中发现。

“这是一个大惊喜探测大气中的铁和镍原子的彗星在过去二十年里,我们发现约20人,甚至在那些远离太阳在寒冷的太空环境,”琼说Manfroid列日大学的,比利时,引领新研究太阳系的彗星今天发表在《自然》杂志上。

天文学家知道,重金属存在于彗星布满灰尘和岩石的内部。但是,由于固态金属通常不会在低温下“升华”(变成气态),他们没有想到会在远离太阳的冷彗星的大气层中找到它们。现在,在距离太阳4.8亿多公里的彗星上也发现了镍和铁的蒸汽,这是地球与太阳距离的三倍多。

比利时的研究小组在彗星的大气中发现了铁和镍的含量大致相同。我们太阳系中的物质,例如在太阳和陨石中发现的物质,铁的含量通常是镍的10倍。因此,这个新结果对天文学家理解早期太阳系有一定的意义,尽管该团队仍在破译这些是什么。

“彗星形成于大约46亿年前,在非常年轻的太阳系中,从那时起就没有改变过。从这个意义上说,他们就像天文学家的化石,”同样来自Liège大学的研究合著者Emmanuel Jehin说。

这支比利时团队用ESO的VLT研究这些“化石”物体近20年,直到现在他们才发现它们的大气中有镍和铁的存在。Jehin说:“这个发现很多年都没有被发现。”

该团队使用了ESO VLT上的紫外线和视觉梯级光谱仪(UVES)的数据,该仪器使用了一种叫做光谱的技术,来分析与太阳不同距离的彗星的大气。这项技术使天文学家能够揭示宇宙物体的化学组成:每一种化学元素在物体发出的光的光谱中留下一个独特的特征——一组线。

这个比利时的研究小组在他们的UVES数据中发现了微弱的、未被识别的光谱线,经过更仔细的观察,他们注意到这些线发出的信号是铁和镍的中性原子的存在。重元素难以识别的一个原因是它们的存在量非常小:研究小组估计,在彗星的大气中,每100公斤的水中只有1克铁,和大约相同数量的镍。

“通常,铁的含量是镍的10倍,在这些彗星大气中,我们发现这两种元素的含量是相同的。我们得出结论,他们可能来自一种特殊的材料表面的彗星核,升华在相当低的温度下和释放铁和镍在大约相同的比例,“Damien Hutsemekers解释道,也是一个比利时的列日大学的团队成员。

虽然该团队还不确定这可能是什么物质,但天文学的进步——比如ESO即将推出的超大望远镜(ELT)上的中红外ELT成像仪和摄谱仪(METIS)——将允许研究人员确认这些彗星大气中发现的铁和镍原子的来源。

比利时的研究小组希望他们的研究能为未来的研究铺平道路。“现在人们将从其他望远镜的档案数据中寻找这些线条,”Jehin说。“我们认为这也将引发对这一课题的新研究。”

Nickel atoms detected in the cold gas around interstellar comet 2I/Borisov气体原子镍在2I/Borisov近紫外光谱中的发射谱线。信贷:ESO / P.Guzik / M.Drahus

星际重我塔尔

今天发表在《自然》杂志上的另一项引人注目的研究表明,星际彗星2I/Borisov的大气中也存在重金属。波兰的一个团队观察到了这颗彗星,这是第一颗造访我们太阳系的外星彗星。大约一年半前,这颗彗星飞过欧洲天文台VLT上的x射手摄谱仪观察到了这颗彗星。他们发现2I/Borisov的低温大气中含有气态镍。

“一开始,我们很难相信原子镍真的存在于离太阳那么远的2I/Borisov中。在我们最终说服自己之前,我们做了很多测试和检查。”来自波兰贾伊隆大学的研究作者Piotr Guzik说。这一发现令人吃惊,因为在今天公布的两项研究之前,与重金属原子气体只有被观察到在炎热的环境中,如超级系外行星的大气层或蒸发彗星通过太阳太近。2我/鲍里索夫观察距离太阳约3亿公里的时候,或者是地球-太阳距离的两倍。

详细研究星际天体是科学的基础,因为它们携带着关于它们起源的外星行星系统的无价信息。“突然之间,我们明白了气态镍存在于银河系其他角落的彗星大气中,”合著者Micha?德拉胡斯,同样来自Jagiellonian大学。

波兰和比利时的研究表明,2I/Borisov彗星和太阳系彗星的共同点比以前认为的还要多。“现在想象一下,如果太阳系的彗星在其他行星系统中有它们真正的类似物,这有多酷?””Drahus总结道。