Fumées de métaux lourds trouvées de manière inattendue dans les comètes du système solaire et au-delà


Vapeurs de métaux lourds trouvées de manière inattendue dans les comètes de notre système solaire - et au-delà

La des métaux lourds fer (Fe) et nickel (Ni) dans l’atmosphère floue d’une comète est représentée sur cette image, qui montre le spectre lumineux de C / 2016 R2 (PANSTARRS) en haut à gauche, qui se superpose sur une image réelle de la comète, enregistrée avec le SPECULOOS à l’Observatoire Paranal de l’ESO. Chaque pic blanc du spectre représente un élément différent, ceux du fer et du nickel étant indiqués respectivement par des barres bleues et orange. Des spectres comme celui-ci sont possibles grâce à l’instrument UVES sur le VLT de l’ESO, un spectrographe à haute résolution qui étend la raie jusqu’à ce qu’elle puisse être identifiée individuellement. De plus, UVES reste sensible jusqu’à des longueurs d’onde de 300 nm. La plupart des principales raies de fer et de nickel se produisent à des longueurs d’onde d’environ 350 nm, ce qui signifie que les capacités d’UVES étaient essentielles à cette découverte. Crédit: ESO / L. Calçada, équipe SPECULOOS / E. Jehin, Manfroid et al.

Une nouvelle étude réalisée par une équipe belge utilisant les données du Very Large Telescope (VLT) de l’Observatoire austral européen (ESO) a montré que le fer et le nickel sont présents dans l’atmosphère des comètes de tout notre système solaire, y compris celles éloignées du soleil. Une étude distincte réalisée par une équipe polonaise qui a également utilisé les données de l’ESO a rapporté que la vapeur de nickel est également présente dans la comète interstellaire glacée 2I / Borisov. C’est la première fois que des métaux lourds, normalement associés à des environnements chauds, sont découverts dans l’atmosphère froide de comètes distantes.

«Ce fut une grande surprise de découvrir des atomes de fer et de nickel dans l’atmosphère de toutes les comètes que nous avons observées au cours des deux dernières décennies, une vingtaine d’entre elles, et même celles qui sont loin du soleil dans l’espace froid», explique Jean Manfroid de l’Université de Liège, Belgique, qui a dirigé la nouvelle étude sur les comètes du système solaire publiée aujourd’hui nature.

Les astronomes savent que les métaux lourds sont présents dans les intérieurs poussiéreux et rocheux des comètes. Parce que les métaux solides ne se «subliment» normalement pas (deviennent gazeux) à basse température, ils ne s’attendaient pas à les trouver dans l’atmosphère des comètes froides qui s’éloignent du Soleil. Des vapeurs de nickel et de fer ont maintenant été détectées même dans les comètes observées à plus de 480 millions de kilomètres du soleil, soit plus de trois fois la distance entre la terre et le soleil.

L’équipe belge a trouvé du fer et du nickel en quantités à peu près égales dans l’atmosphère de la comète. Les matériaux de notre système solaire, tels que ceux trouvés dans le soleil et les météorites, contiennent généralement environ dix fois plus de fer que le nickel. Cette nouvelle découverte a donc des implications pour la compréhension des astronomes du système solaire primitif, même si l’équipe est toujours en train de déchiffrer ce qu’ils sont.

« Les comètes se sont formées il y a environ 4,6 milliards d’années dans le tout jeune système solaire et n’ont pas changé depuis. En ce sens, elles sont comme des fossiles pour les astronomes », explique le co-auteur de l’étude Emmanuel Jehin, également de l’Université de Liège.

Alors que l’équipe belge étudie ces objets «fossiles» avec le VLT de l’ESO depuis près de 20 ans, elle n’avait pas encore détecté de nickel ou de fer dans leur atmosphère. «Cette découverte fait l’objet d’un examen minutieux depuis de nombreuses années», déclare Jehin.

L’équipe a utilisé les données de l’instrument UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph) sur le VLT de l’ESO, qui utilise une technique appelée spectroscopie pour analyser les atmosphères des comètes à différentes distances du Soleil. Cette technique permet aux astronomes de découvrir la composition chimique des objets cosmiques: chaque élément chimique laisse une signature unique – une série de lignes – dans le spectre lumineux des objets.

L’équipe belge avait découvert de faibles raies spectrales non identifiées dans leurs données UVES et, en y regardant de plus près, a constaté qu’elles signalaient la présence d’atomes de fer et de nickel neutres. L’une des raisons pour lesquelles les éléments lourds ont été difficiles à identifier est qu’ils sont présents en très petites quantités: l’équipe estime que pour 100 kg d’eau dans l’atmosphère de la comète, il n’y a que 1 g de fer et à peu près la même quantité de nickel.

«Il y a généralement dix fois plus de fer que de nickel, et dans ces atmosphères cométaires, nous avons trouvé à peu près la même quantité pour les deux éléments. Nous avons conclu qu’ils pourraient provenir d’un type spécial de matériau à la surface du noyau de la comète, ce qui en sublime un. température assez basse et la libération de fer et de nickel dans des proportions à peu près égales », explique Damien Hutsemékers, également membre de l’équipe belge de l’Université de Liège.

Bien que l’équipe ne sache pas encore quel est le matériau, grâce aux progrès de l’astronomie – tels que l’imageur infrarouge moyen ELT et le spectrographe (METIS) du prochain Extrem Large Telescope (ELT) de l’ESO – les chercheurs peuvent voir la source du fer et des atomes de nickel dans les atmosphères de ces comètes.

L’équipe belge espère que leur étude ouvrira la voie à de futures recherches. «Désormais, les gens chercheront ces lignes dans leurs données d’archives à partir d’autres télescopes», explique Jehin. « Nous pensons que cela déclenchera également de nouveaux travaux sur le sujet. »

Atomes de nickel détectés dans le gaz froid autour de la comète interstellaire 2I / Borisov

Lignes d’émission du nickel atomique gazeux dans le spectre proche ultraviolet de 2I / Borisov. Crédit photo: ESO / P.Guzik / M.Drahus

Métaux lourds interstellaires

Une autre étude notable publiée aujourd’hui dans nature montre que des métaux lourds sont également présents dans l’atmosphère de la comète interstellaire 2I / Borisov. Une équipe en Pologne a observé cet objet, la première comète à visiter notre système solaire, en utilisant le spectrographe X-Shooter sur le VLT de l’ESO lorsque la comète est passée il y a environ un an et demi. Ils ont constaté que l’atmosphère froide de 2I / Borisov contient du nickel gazeux.

«Au début, nous avons eu du mal à croire que le nickel atomique puisse être présent dans 2I / Borisov aussi loin du soleil. Il a fallu de nombreux tests et vérifications avant que nous puissions enfin nous convaincre», explique l’auteur de l’étude Piotr Guzik de l’Université Jagellonne en Pologne. . Le constat est surprenant, car avant les deux études publiées aujourd’hui, des gaz contenant des atomes de métaux lourds n’étaient observés que dans des environnements chauds, par exemple dans l’atmosphère d’exoplanètes ultra-chaudes ou de comètes en vaporisation passant trop près du soleil. 2I / Borisov a été observé alors qu’il était à environ 300 millions de kilomètres du Soleil, soit environ deux fois la distance Terre-Soleil.

L’étude détaillée des corps interstellaires est fondamentale pour la science car ils contiennent des informations précieuses sur les systèmes planétaires extraterrestres dont ils proviennent. «Du coup, nous avons compris que le nickel gazeux est présent dans les atmosphères cométaires d’autres coins de la galaxie», explique le co-auteur Micha? Drahus, également de l’Université Jagellonne.

Les études polonaises et belges montrent que 2I / Borisov et les comètes du système solaire ont encore plus en commun qu’on ne le pensait auparavant. «Imaginez maintenant que les comètes de notre système solaire ont leurs véritables analogues dans d’autres systèmes planétaires – à quel point est-ce cool?» Conclut Drahus.


La première comète interstellaire est probablement la plus vierge jamais trouvée


Plus d’information:
Nickel atomique gazeux dans le coma de la comète interstellaire 2I / Borisov, nature (2021). DOI: 10.1038 / s41586-021-03485-4

Atomes de fer et de nickel dans les atmosphères cométaires également éloignées du soleil, nature (2021). DOI: 10.1038 / s41586-021-03435-0

Citation: Fumées de métaux lourds trouvées de dans les comètes de notre système solaire – et au-delà (2021, 19 mai), consulté le 19 mai 2021 sur https://phys.org/news/2021-05-heavy-metal- vapors-inattendu -comètes. html

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