Испаряющиеся с поверхности комет вещества предоставляют ученым интересные намеки на состав этих небесных странников. Ранее считалось, что металлы вроде железа и никеля содержатся глубоко в их ядрах и почти никогда не сублимируют с поверхности, кроме близких проходов у Солнца. Однако детальное изучение данных спектроскопии позволило найти следы тяжелых элементов в коме множества комет, даже на удалении от светила. Это поднимает новый вопрос: какие соединения тяжелых металлов могут переходить в газообразную форму при минус 100 градусах Цельсия?
Иллюстрация к работе бельгийских ученых об изучении спектров атмосфер комет Солнечной системы. На фоне — изображение кометы C/2016 R2, полученное телескопом SPECULOOS / ©ESO, L. Calçada, SPECULOOS Team, E. Jehin, Manfroid et al.
Этому пока слабо объяснимому феномену посвятили сразу две научных работы, которые опубликованы в журнале Nature в один день. Первую подготовили астрономы из Ягеллонского университета (Краков, Польша), а вторую — специалисты из Льежского университета (Бельгия). Обе команды ученых изучали данные с двух разных спектрографов «Очень большого телескопа» (VLT) Европейской южной обсерватории, расположенного в Чили.
Начнем с результатов изысканий польских ученых, поскольку они обратили внимание на один конкретный космический объект. Речь о первой известной человечеству межзвездной комете — 2I/Борисова (2I/Borisov), спектр комы которой анализировали при помощи прибора X-SHOOTER. В данных с этого спектрографа обнаружили слабые, но различимые линии атомарных никеля и железа. Необычность такого открытия в удаленности кометы от Солнца в том, что ее перигелий превышал две астрономические единицы. А наблюдения VLT начались, когда 2I/Борисова находилась и того дальше, на расстоянии в почти 350 миллионов километров от светила.
При таком удалении даже освещенная сторона кометы не нагревалась выше 180 кельвинов (около минус 93 градусов Цельсия). Существует мало процессов, приводящих к столь активной сублимации металлов даже находящихся в составе сложных веществ. Польские ученые рассчитали примерные параметры такого соединения, но химическую формулу молекулы предложить не смогли. Наверняка можно сказать только, что в результате пока непонятного механизма межзвездная комета выделяла порядка 1022 (десять тысяч миллиардов миллиардов) атомов никеля, что составляет примерно 0,3% от количества цианогрупп (CN) в коме.
Поскольку столь необычные результаты выглядели неправдоподобно, данные с X-SHOOTER пришлось неоднократно проверить. Но ошибки не нашлось, только уверенность в правильности открытия укрепилась. Тем более что через некоторое время польские специалисты узнали о работе своих коллег из Бельгии, которая лишь подтверждала эти выводы. Выделение атомарных железа и никеля кометой 2I/Борисова оказалось таким же, как у аналогичных по типу объектов Солнечной системы.
Бельгийские ученые, в свою очередь, занимались более общими исследованиями различных комет, обращающихся вокруг Солнца. Анализируя архив данных спектрографа UVES, тоже установленного на VLT, они нашли немало ранее незамеченных следов никеля и железа. Линии поглощения этих тяжелых металлов встречались в спектрах атмосфер комет удаленных от светила вплоть до 480 миллионов километров (более трех астрономических единиц). Одна из причин, почему за два десятилетия наблюдений за кометами бельгийские астрономы не обнаружили пары металлов, — их чрезвычайно низкое содержание. В среднем ученые оценивают количество железа в комах как один грамм на 100 килограммов воды, а никеля — еще в десять раз меньше.
После впечатляющей находки ученые ожидают, что их коллеги по всему миру тоже внимательно просмотрят результаты наблюдений за прошлые годы и подтвердят или опровергнут эти результаты. Изучение комет для астрономов — как поиск ископаемых останков животных для биологов. Такие небесные тела сформировались на заре существования Солнечной системы и содержат вещество возрастом более 4,5 миллиарда лет. Их состав содержит много полезной информации для понимания процессов формирования планетных систем. И, что немаловажно, теперь мы знаем: прилетевшие к нам из межзвездного пространства кометы похожи на «местные», значит, и условия около других звезд могут быть сходными.
