Esta imagen ilustra la detección de metales pesados, hierro (Fe) y níquel (Ni) en la atmósfera difusa del cometa, donde el espectro de luz C / 2016 R2 (PANSTARRS) en la esquina superior izquierda se superpone a la imagen real del cometa tomada con el Telescopio SPECULOOS en el Observatorio Paranal de ESO. Cada pico blanco del espectro representa un elemento diferente, y los del hierro y el níquel están marcados con líneas azules y naranjas, respectivamente. Estos espectros son posibles gracias al instrumento UVES en el VLT de ESO, un espectrógrafo de alta resolución que extiende la línea tanto que puede identificarse individualmente. Además, el UVES permanece sensible hasta una longitud 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 hacer este descubrimiento. Crédito: ESO / L. Calçada, SPECULOOS / E. Jehin, Manfroid et al.
Un nuevo estudio realizado por un equipo belga que utiliza datos del Very Large Telescope (VLT ESO) del Observatorio Europeo Austral ha demostrado que el hierro y el níquel existen en las atmósferas de los cometas en todo el sistema solar, incluso en las que están lejos del sol. Un estudio separado realizado por el equipo polaco, que también utilizó datos de ESO, mostró que los vapores de níquel también están presentes en el cometa interestelar de hielo 2I / Borisov. Esta es la primera vez que se encuentran metales pesados, generalmente asociados con ambientes cálidos, en la atmósfera fría de cometas distantes.
“Fue una gran sorpresa descubrir átomos de hierro y níquel en la atmósfera de todos los cometas que hemos observado durante las últimas dos décadas, unos 20 de ellos, e incluso aquellos que están lejos del Sol en el ambiente del espacio frío”, dice Jean Manfroida de la Universidad de Lieja en Bélgica, que dirigió una nueva investigación sobre los cometas del sistema solar, publicada hoy en Naturaleza.
Los astrónomos saben que existen metales pesados en el interior polvoriento y rocoso de los cometas. Sin embargo, dado que los metales sólidos no suelen “sublimarse” (convertirse en gases) a bajas temperaturas, no esperaban encontrarlos en las atmósferas de los cometas fríos que viajan lejos del Sol. Se han detectado humos de níquel y hierro en cometas observados a más de 480 millones de kilómetros del Sol, más de tres veces la distancia Tierra-Sol.
Un equipo belga encontró hierro y níquel en cantidades más o menos iguales en atmósferas de cometas. El material de nuestro sistema solar, por ejemplo, que se encuentra en el Sol y los meteoritos, generalmente contiene aproximadamente diez veces más hierro que níquel. Por lo tanto, este nuevo resultado tiene implicaciones para la comprensión de los astrónomos del sistema solar temprano, aunque el equipo aún está decodificando lo que son.
“Los cometas se formaron hace unos 4.600 millones de años en un sistema solar muy joven y no han 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 un equipo belga ha estudiado estos objetos ‘fosilizados’ con el VLT de ESO durante casi 20 años, hasta ahora no han notado la presencia de níquel y hierro en sus atmósferas. “Este descubrimiento permaneció bajo el radar durante muchos años”, dice Jehin.
El equipo utilizó datos del instrumento UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph) en el VLT de ESO, que utiliza una técnica llamada espectroscopia para analizar las atmósferas de los cometas a diferentes distancias del Sol. Esta técnica permite a los astrónomos descubrir la composición química de los objetos espaciales: cada elemento químico deja una firma única, un conjunto de líneas, en el espectro de luz de estos objetos.
El equipo belga notó líneas espectrales débiles y no identificadas en sus datos UVES y en una inspección más cercana notó que indicaban la presencia de átomos neutros de hierro y níquel. La razón por la que los elementos pesados fueron difíciles de identificar es porque están presentes en cantidades muy pequeñas: el equipo estima que por cada 100 kg de agua, las atmósferas de los cometas contienen solo 1 g de hierro y aproximadamente la misma cantidad de níquel.
“Por lo general, hay 10 veces más hierro que níquel, y en estas atmósferas de cometas encontramos aproximadamente la misma cantidad de ambos elementos. Concluimos 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.
Si bien el equipo aún no está seguro de cuál puede ser este material, los avances en astronomía, como la cámara termográfica y el espectrógrafo ELT de infrarrojo medio (METIS) en el próximo Extremely Large Telescope (ELT), permitirán a los científicos confirmar la fuente de hierro. y átomos de níquel en las atmósferas de estos cometas.
El equipo belga espera que su estudio allane el camino para futuras investigaciones. “Ahora la gente buscará estas líneas en sus datos de archivo de otros telescopios”, dice Jehin. “Creemos que también se iniciará un nuevo trabajo sobre este tema”.
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. El equipo en Polonia observó este objeto, el primer cometa alienígena que visitó nuestro sistema solar, utilizando el espectrógrafo X-shooter del VLT de ESO, cuando el cometa pasó hace aproximadamente un año y medio. Resultó que la atmósfera fría de 2I / Borisov contenía níquel gaseoso.
“Al principio nos costó creer que el níquel atómico realmente pudiera estar presente en 2I / Borisov tan lejos del sol. Fueron necesarias muchas pruebas y comprobaciones antes de que finalmente pudiéramos averiguarlo ”, dice el autor del estudio, Piotr Guzik de la Universidad Jagiellonian en Polonia. El descubrimiento es sorprendente porque antes de los dos estudios publicados hoy, los gases con átomos de metales pesados solo se observaban en ambientes cálidos, como los de exoplanetas muy calientes o cometas en evaporación que pasaban demasiado cerca del Sol. 2I / Borisov se observó cuando estaba a unos 300 millones de kilómetros del Sol, que es aproximadamente el doble de la distancia Tierra-Sol.
El estudio detallado de los cuerpos interestelares es fundamental para la ciencia porque contienen información invaluable sobre los sistemas planetarios alienígenas de los que se originan. “De repente nos dimos cuenta de que el gas níquel estaba presente en las atmósferas de los cometas en otras partes de la galaxia”, dice el coautor Micha. Drahus, también de la Universidad Jagiellonian.
Los estudios polacos y belgas muestran que los cometas 2I / Borisov y el Sistema Solar tienen aún más en común de lo que se pensaba. “Ahora imagina que los cometas de nuestro sistema solar tienen sus contrapartes reales en otros sistemas planetarios, ¿es genial?” – concluye Drahus.