比利时天文学家发现太阳系内及星际彗星都含有重金属蒸气

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天文学家知道,彗星松散的岩石内部存在重金属。 但是,由于固态金属通常在低温下通常不会升华(由固态直接变成气态),因此他们并不希望在远离太阳的冷彗星大气中找到它们。 现在甚至在距太阳超过四亿八千万公里的彗星中发现镍和铁蒸气,是地球与太阳之间距离的三倍以上。

比利时列日大学(University of Liège)天体物理学家珍·曼弗德(Jean Manfroid)领导的研究小组,使用欧洲南方天文台甚大望远镜(Very Large Telescope)数据进行的一项新研究发现,铁和镍存在于整个太阳系的彗星大气中,甚至是星际彗星的大气中也存在。 波兰小组的另一项研究也使用了欧洲南方天文台数据,该研究报告说冰冷的鲍里索夫星际彗星(2I/Borisov)中也存在镍蒸气。 这是首次在遥远的彗星寒冷大气中发现通常与高温环境有关的重金属。

曼弗德表示,在过去二十年中,我们在所有观测到的彗星的大气中检测到铁和镍原子,这是一个很大的惊喜,其中大约有二十颗,在寒冷的太空环境中,甚至在距离太阳很远的地方也是如此。

天文学家知道,彗星松散的岩石内部存在重金属, 但是,由于固态金属通常在低温下通常不会升华(由固态直接变成气态),因此他们并不希望在远离太阳的冷彗星大气中找到它们,现在甚至在距太阳超过四亿八千万公里的彗星中发现镍和铁蒸气,是地球与太阳之间距离的三倍以上。

比利时小组发现彗星大气中的铁和镍含量大致相等。 我们太阳系中的物质,例如:在太阳和陨石中发现的,通常所含的铁比镍多十倍, 因此,这项新结果对天文学家对早期太阳系的理解具有影响,尽管该小组仍在对所得数据进行解释。

列日大学另外一位研究团队成员艾曼纽·杰因(Emmanuel Jehin)说:「彗星形成于大约四十六亿年前,在非常年轻的太阳系中形成,形成以来一直没有改变,从某种意义上说,它们就像是天文学家的化石,比利时团队使用欧洲南方天文台的甚大望远镜研究这些化石物体已有近二十年的时间,但直到现在他们才发现彗星大气中存在镍和铁,杰因指出,这项发现已经引起人们关注很多年。

该团队使用了欧洲南方天文台甚大望远镜上的紫外线和视觉阶梯光谱仪(Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph)仪器中的数据,该仪器使用一种称为光谱学的技术来分析距太阳不同距离的彗星大气,这项技术使天文学家能够揭开宇宙物体的化学组成:每种化学元素在物体发出的光谱中都留下独特的光谱线。

比利时小组在她们的紫外线和视觉阶梯光谱仪数据中发现了弱,无法识别的光谱线,并且在仔细检查后发现,它们显示存在铁和镍的中性原子,重元素难以识别的原因是它们的数量很少:研究小组估计,彗星大气中每0.1公吨水只有1克铁,而镍的含量也差不多。

同是列日大学比利时小组成员的达米安·赫西梅克斯(Damien Hutsemékers)解释:「通常,铁比镍多十倍,在这些彗星大气中,我们发现两种元素的含量相同,我们得出的结论是,

尽管研究小组尚不确定这可能是什么材料,但天文学的进步将使研究人员能够确定在这些彗星的大气中发现的铁和镍原子,是什么物质的来源。

【图:欧洲南方天文台;文:节译自比利时列日大学2021年5月19日新闻公布】

研究全文刊登在2021年5月19日出版的《自然》期刊

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