Nasa von Telescópio Espacial James Webb zeichnete das Vorhandensein von Methan im interstellaren Kometen 3I/ATLAS auf. Die Beobachtung stellt den ersten direkten Nachweis dieses spezifischen Gases auf einem Himmelskörper dar, der seinen Ursprung außerhalb unseres Sonnensystems hat. Die Ausrüstung erfasste im Dezember letzten Jahres chemische Signaturen. Das Objekt war bereits auf dem Weg von Sol weg, nachdem es den nächstgelegenen Punkt seiner Umlaufbahn erreicht hatte.
Die Daten wurden vom MIRI-Instrument gesammelt, das auf die Erfassung von Licht im mittleren Infrarotspektrum spezialisiert ist. Die späte Identifizierung der Verbindung überraschte die an der Analyse beteiligten Astronomen. Methan hat eine hohe Flüchtigkeit und neigt dazu, bei Hitzeeinwirkung schnell zu sublimieren. Die Entdeckung liefert neue Erkenntnisse über die innere Zusammensetzung von Körpern, die in anderen Sternsystemen entstanden sind, und hilft bei der Kartierung der Verteilung chemischer Elemente in der Galaxie.
Solar Calor legt tiefe Schichten des Eiskerns frei
Der Methannachweis erfolgte in zwei unterschiedlichen Beobachtungsfenstern. Wissenschaftler haben den Kometen 3I/ATLAS zunächst zwischen dem 15. und 16. Dezember beobachtet. Die zweite Messrunde fand am 27. Dezember statt. Der Himmelskörper war in der ersten Stufe 329 Millionen Kilometer von Sol entfernt. Bei der nächsten Messung vergrößerte sich die Distanz auf 379 Millionen Kilometer.
Das Auftreten des Gases erst in diesem Stadium der Flugbahn weist auf eine komplexe innere Struktur hin. Methan sublimiert bei jedem Temperaturanstieg extrem leicht. Das Fehlen der Verbindung bei früheren Beobachtungen lässt darauf schließen, dass das Material unter dicken Eis- und Staubschichten geschützt war. Die während des Perihels erzeugte starke Hitze schmolz die äußere Oberfläche des Kerns. Durch die Entfernung dieser Kruste wurden tiefe Reserven an flüchtigem Gas in die Weltraumumgebung freigelegt.
Die thermische Dynamik von Kometen beinhaltet die direkte Umwandlung von Eis in Gas. Durch den Prozess entsteht die Koma, eine leuchtende Wolke, die den Gesteinskern umgibt. 3I/ATLAS behielt auch nach Beginn seiner Reise zurück in den interstellaren Raum eine erhebliche Aktivität bei. Die während der maximalen Annäherung angesammelte Energie förderte noch mehrere Wochen lang die Freisetzung interner Verbindungen. Die thermische Trägheit des Kerns ermöglicht, dass unterirdisches Eis auch in kälteren Regionen weiter kocht.
Diferenças Chemikalien in Bezug auf Körper im Sonnensystem
Der Anteil der in 3I/ATLAS gefundenen Elemente weicht vom in der Astronomie bekannten Standard ab. Die Aufmerksamkeit des Forschungsteams erregte die Menge an freigesetztem Methan im Verhältnis zur Menge an Wasserdampf. Poucos-Kometen, die von Nuvem von Oort oder Cinturão von Kuiper stammen, haben eine ähnliche chemische Signatur. Der interstellare Besucher zeigt einen ungewöhnlichen Reichtum an flüchtigen Kohlenstoffverbindungen.
Kohlendioxid dominiert auch die Emissionen des Objekts. Die Geschwindigkeit der CO2-Freisetzung übersteigt die Wasserproduktion bei weitem. Observatórios-Terrestriern war diese Anomalie bereits in vorläufigen Analysen aufgefallen. Das Weltraumteleskop bestätigte die hohe Konzentration von Kohlendioxid mit beispielloser Präzision.
- Die chemische Zusammensetzung spiegelt eine Sternentstehungsumgebung wider, die sich von unserer unterscheidet.
- Kohlendioxid bleibt in den Bereichen konzentriert, die dem Kern am nächsten liegen.
- Der Wasserdampf breitet sich über einen viel größeren Bereich der Koma aus.
- Methan begleitet CO2 und ist auf den zentralen Bereich des Objekts beschränkt.
Die räumliche Verteilung von Gasen folgt den physikalischen Prinzipien der Expansion im Vakuum. Die Kartierung zeigt, wie sich verschiedene Moleküle verhalten, wenn sie den eisigen Kern verlassen. Da Wasser weniger flüchtig ist, bildet es eine diffuse und ausgedehnte Wolke. Kohlenstoffverbindungen bilden um den Massenschwerpunkt einen dichten, kompakten Halo.
Instrumento MIRI bildet die räumliche Verteilung von Verbindungen ab
Das MIRI-integrierte Espectrômetro von Média Resolução war maßgeblich an der Entdeckung beteiligt. Das Gerät zerlegt Infrarotlicht in verschiedene Wellenlängen. Die Technologie ermöglicht es, die genaue Signatur jedes in der Gaswolke vorhandenen chemischen Elements zu identifizieren. Das Instrument maß gleichzeitig mehrere Verbindungen rund um den Kometenkern.
Der am Himmel erfasste Lichtpunkt Cada erzeugte ein vollständiges Datenspektrum. Die Beobachtungsfähigkeiten des James Webb übertreffen die aller bisherigen bodengestützten oder orbitalen Teleskope. Wissenschaftler identifizierten scharfe Spektrallinien, die Methan, Kohlendioxid und Wasser entsprechen. Das Gerät entdeckte auch Spuren von Nickel in der Zusammensetzung der Koma.
Die detaillierten Ergebnisse der spektrografischen Analyse wurden einem Peer-Review unterzogen. Die Forschung wurde offiziell in der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht. Das Dokument beschreibt detailliert die Methode zur Trennung chemischer Signaturen vom Hintergrundrauschen im Weltraum. Die Genauigkeit der Daten setzt einen neuen Maßstab für die Untersuchung entfernter Himmelskörper. Das von Nasa betriebene Weltraumobservatorium demonstriert seine Fähigkeit, sich schnell bewegende Ziele zu analysieren.
Die Trajetória-Freigabe verringert die Dampfaktivität
Die Gesamtaktivität von 3I/ATLAS verzeichnete zwischen den beiden Dezembermessungen einen starken Rückgang. Die gesamte Gasproduktion nahm ab, je weiter sich das Objekt von der Solarwärmequelle entfernte. Von allen beobachteten Elementen zeigte Wasserdampf den drastischsten Rückgang. Das physikalische Verhalten folgt den für Kometen etablierten thermodynamischen Modellen.
Der Abfall der Oberflächentemperatur wirkt sich direkt auf die Sublimationsgeschwindigkeit aus. Da Methan und Kohlendioxid flüchtiger sind, blieben die relativen Anteile während des Zeitraums stabil. Aufgrund seiner größeren Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Gefrieren im Vakuum wurde die schnelle Freisetzung von Wasser gestoppt. Der Himmelskörper emittierte weiterhin Material, jedoch mit einer erheblich langsameren Geschwindigkeit als am Perihel.
3I/ATLAS stellt den dritten bestätigten Besuch eines interstellaren Objekts in unserem System dar. Frühere Vorbeiflüge ähnlicher Körper haben eine viel geringere Menge an chemischen Daten geliefert. Das Weltraumteleskop hat eine neue Beobachtungsmöglichkeit für diese seltenen Ereignisse eröffnet. Der Komet folgt seiner hyperbolischen Flugbahn in Richtung des Weltraums und wird nicht in die Sonnenumgebung zurückkehren. Das während des Vorbeiflugs ausgestoßene Material liefert eine physikalische Aufzeichnung der Bedingungen in seinem Heimatsternsystem. Astrônomos wird diese Datenbank verwenden, um zukünftige Entdeckungen interstellarer Besucher zu vergleichen.
