ALMA enthüllt ungewöhnliche Zusammensetzung des interstellaren Kometen 2I / Borisov

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Bildnachweis: NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello

Ein galaktischer Besucher betrat letztes Jahr unser Sonnensystem - der interstellare Komet 2I/Borisov. Als die Astronomen das Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) am 15. und 16. Dezember 2019 auf den Kometen richteten, beobachteten sie zum ersten Mal direkt die in einem Objekt gespeicherten Chemikalien aus einem anderen Planetensystem als unserem eigenen. Diese Forschung wird am 20. April 2020 in der Zeitschrift Nature Astronomy online veröffentlicht.

Die ALMA-Beobachtungen eines Teams internationaler Wissenschaftler unter der Leitung von Martin Cordiner und Stefanie Milam im Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, zeigten, dass das aus dem Kometen austretende Gas ungewöhnlich hohe Mengen an Kohlenmonoxid (CO) enthielt. Die CO-Konzentration ist höher als bei jedem Kometen innerhalb von 2 AE um die Sonne herum (innerhalb von weniger als 186 Millionen Meilen oder 300 Millionen Kilometern). Die CO-Konzentration von 2I / Borisov war schätzungsweise neun- bis 26-mal höher als die des durchschnittlichen Kometen des Sonnensystems.

Astronomen sind daran interessiert, mehr über Kometen zu erfahren, da diese Objekte die meiste Zeit in großer Entfernung von jedem Stern in sehr kalten Umgebungen verbringen. Im Gegensatz zu Planeten haben sich ihre inneren Zusammensetzungen seit ihrer Geburt nicht wesentlich verändert. Daher könnten sie viel über die Prozesse verraten, die während ihrer Geburt in protoplanetaren Scheiben abliefen. "Dies ist das erste Mal, dass wir in einen Kometen, der nicht aus unserem Sonnensystem stammt schauen", sagte der Astrochemiker Martin Cordiner, "und es unterscheidet sich dramatisch von den meisten anderen Kometen, die wir zuvor gesehen haben."

ALMA detektierte zwei Moleküle im vom Kometen ausgestoßenen Gas: Cyanwasserstoff (HCN) und Kohlenmonoxid (CO). Während das Team erwartete, HCN zu sehen, dass in 2I / Borisov in ähnlichen Mengen vorhanden ist wie in Kometen des Sonnensystems, waren sie überrascht, große Mengen an CO zu sehen. „Der Komet muss sich aus Material gebildet haben, das sehr reich an CO-Eis ist. Dies ist nur bei den niedrigsten Temperaturen im Weltraum unter -250 Grad Celsius der Fall “, sagte die Planetenwissenschaftlerin Stefanie Milam.

„ALMA hat maßgeblich dazu beigetragen, unser Verständnis der Natur des Kometenmaterials in unserem eigenen Sonnensystem zu verändern - und jetzt mit diesem einzigartigen Objekt, das von unseren Nachbarn stammt. Nur aufgrund der beispiellosen Empfindlichkeit von ALMA bei Wellenlängen im Submillimeterbereich können wir das aus solchen einzigartigen Objekten austretende Gas charakterisieren “, sagte Anthony Remijan vom National Radio Astronomy Observatory in Charlottesville, Virginia, und Mitautor des Papiers.

Kohlenmonoxid ist eines der häufigsten Moleküle im Weltraum und kommt in den meisten Kometen vor. Dennoch gibt es große Unterschiede in der CO-Konzentration in Kometen, und niemand weiß genau, warum. Ein Teil davon könnte damit zusammenhängen, wo im Sonnensystem ein Komet entstanden ist; ein anderer Teil hat damit zu tun, wie oft die Bahn eines Kometen ihn näher an die Sonne bringt und ihn dazu bringt, seine leichter verdampfbaren Eisschichten freizusetzen.

"Wenn die von uns beobachteten Gase die Zusammensetzung von 2I/Borisovs Geburtsort widerspiegeln, dann zeigt dies, dass er sich möglicherweise auf eine andere Art und Weise gebildet hat, als die Kometen unseres eigenen Sonnensystems, in einer extrem kalten, äußeren Region eines fernen Planetensystems", fügte Cordiner hinzu. Diese Region lässt sich mit der kalten Region der Eiskörper jenseits des Neptuns, dem so genannten Kuipergürtel, vergleichen.

Das Team kann nur über die Art von Stern spekulieren, der sich im Planetensystem von 2I / Borisov befindet. "Die meisten der mit ALMA beobachteten protoplanetaren Scheiben befinden sich um jüngere Versionen massearmer Sterne als die Sonne", sagte Cordiner. "Viele dieser Scheiben erstrecken sich weit über die Region hinaus, in der sich vermutlich unsere eigenen Kometen gebildet haben, und enthalten große Mengen extrem kalten Gases und Staub. Es ist möglich, dass 2I/Borisov von einer dieser größeren Scheiben stammt".

Aufgrund seiner hohen Geschwindigkeit bei der Fahrt durch unser Sonnensystem (33 km / s oder 21 Meilen / s) vermuten Astronomen, dass 2I / Borisov aus seinem Wirtssystem geworfen wurde, wahrscheinlich durch Interaktion mit einem vorbeiziehenden Stern oder einem riesigen Planeten. Er verbrachte dann Millionen oder Milliarden von Jahren auf einer kalten, einsamen Reise durch den interstellaren Raum, bevor es am 30. August 2019 vom Amateurastronomen Gennady Borisov entdeckt wurde.

2I / Borisov ist nur das zweite interstellare Objekt, das in unserem Sonnensystem entdeckt wurde. Das erste - 1I / 'Oumuamua - wurde im Oktober 2017 entdeckt. Zu diesem Zeitpunkt befand es sich bereits auf dem Weg nach draußen, was es schwierig machte, Details darüber herauszufinden, ob es sich um einen Kometen, einen Asteroiden oder etwas anderes handelte. Das Vorhandensein einer aktiven Gas- und Staubkoma um 2I / Borisov machte es zum ersten bestätigten interstellaren Kometen.

Bis andere interstellare Kometen beobachtet werden, kann die ungewöhnliche Zusammensetzung von 2I / Borisov nicht so einfach erklärt werden und wirft mehr Fragen auf als sie beantwortet. Ist seine Zusammensetzung typisch für interstellare Kometen? Werden wir in den kommenden Jahren mehr interstellare Kometen mit besonderen chemischen Zusammensetzungen sehen? Was werden sie darüber verraten, wie sich Planeten in anderen Sternensystemen bilden?

"2I / Borisov gab uns den ersten Einblick in die Chemie, die ein anderes Planetensystem geprägt hat", sagte Milam. "Aber nur wenn wir das Objekt mit anderen interstellaren Kometen vergleichen können, werden wir erfahren, ob 2I / Borisov ein Sonderfall ist oder ob jedes interstellare Objekt ungewöhnlich hohe CO-Werte aufweist."

 

Quelle: https://public.nrao.edu/news/alma-reveals-unusual-composition-of-interstellar-comet-2i-borisov/

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