Выделяющиеся из комет вещества, испаряясь с их поверхности, дают ученым ценную информацию о составе этих космических тел. Ранее предполагалось, что металлы, такие как железо и никель, находятся в недрах комет и редко переходят в газообразное состояние, за исключением моментов сближения с Солнцем. Однако, благодаря детальному анализу спектральных данных, удалось обнаружить следы тяжелых элементов в коме множества комет, даже на значительном удалении от Солнца. Это ставит перед исследователями новый вопрос: какие соединения тяжелых металлов способны сублимировать при температуре минус 100 градусов Цельсия?
Двум научным исследованиям, посвященным этому пока не до конца объяснимому явлению, были посвящены статьи, опубликованные в журнале Nature в один день. Первую подготовили астрономы из Ягеллонского университета (Краков, Польша), а вторую — специалисты из Льежского университета, расположенного в Бельгии. Обе группы ученых анализировали данные, полученные с двух различных спектрографов «Очень большого телескопа» ( VLT) Расположенный в Чили, этот телескоп принадлежит Европейской южной обсерватории.
Польские ученые провели исследования, в ходе которых выделили один конкретный космический объект. Это первая межзвездная комета, известная науке — 2I/Борисова (2I/Borisov), спектр комы, который был проанализирован с использованием прибора X-SHOOTER. В спектральных данных, полученных с этого прибора, были выявлены слабые, но различимые линии атомарного никеля и железа. Примечательно, что комету, относительно которой это обнаружено, удаленность от Солнца оказалась значительной, поскольку ее перигелий находился более чем на двух астрономических единицах. А наблюдения VLT начались, когда 2I/Борисова располагалась на удалении около 350 миллионов километров от Солнца.
Даже освещенная солнцем поверхность кометы не нагрелась выше 180 кельвинов (примерно минус 93 градуса Цельсия). Очень немногие процессы способны вызвать столь интенсивное испарение металлов, даже если они входят в состав сложных соединений. Польские исследователи оценили приблизительные характеристики такого соединения, однако не смогли предложить химическую формулу для его молекулы. Можно с уверенностью утверждать, что благодаря неизвестному механизму межзвездная комета выделяла около 10 22 (это примерно десять тысяч миллиардов миллиардов атомов никеля, что составляет около 0,3% от общего числа цианогрупп ( CN) в коме.
Учитывая, что полученные результаты казались неправдоподобными, 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/Анализ характеристик астероида Борисова оказался сопоставим с параметрами других объектов, схожих по составу и происхождению в Солнечной системе.
Бельгийские ученые проводили более масштабные исследования различных комет, вращающихся вокруг Солнца. Они анализировали архивные данные спектрографа UVES, тоже установленного на VLT, при проведении анализа было выявлено значительное количество ранее не зафиксированных следов никеля и железа. В спектрах атмосфер комет, находящихся на удалении до 480 миллионов километров (более трех астрономических единиц) от Солнца, были обнаружены линии поглощения этих тяжелых металлов. Длительное отсутствие пар металлов в атмосферах комет, наблюдаемое бельгийскими астрономами на протяжении двух десятилетий, объясняется их крайне низким содержанием. По оценкам ученых, концентрация железа в кометах составляет в среднем один грамм на 100 килограммов воды, а никеля – на порядок меньше.
Ученые рассчитывают, что их коллеги во всем мире тщательно пересмотрят результаты наблюдений прошлых лет и подтвердят или опровергнут полученные данные. Для астрономов изучение комет сопоставимо с поиском ископаемых останков для биологов. Эти небесные объекты образовались в эпоху формирования Солнечной системы и содержат вещество, которому более 4,5 миллиарда лет. Их состав предоставляет ценную информацию для понимания процессов формирования планетных систем. И, что особенно важно, теперь установлено, что кометы, прибывшие к нам из межзвездного пространства, аналогичны «местным», следовательно, условия вблизи других звезд также могут быть схожими.