美国宇航局的红外望远镜设施查看奇怪的彗星45P

admin 2018-05-15

彗星45P / Honda-Mrkos-Pajdušáková于12月22日在非洲纳米比亚的农场Tivoli使用望远镜拍摄。积分:Gerald Rhemann

美国国家航空航天局的红外望远镜设施或IRTF给彗星45P提供了一个彻底的天文检查,因为它在2017年初经过了地球。结果有助于填写关于木星彗星冰的关键细节,并揭示古怪的45P与任何彗星都不匹配至今研究过。

就像医生记录生命体征一样,研究团队测量了从冰核释放出来的9种气体进入彗星稀薄的大气或昏迷的程度。这些气体中的一些为氨基酸,糖和其他生物相关分子提供构件。尤其令人感兴趣的是一氧化碳和甲烷,它们在木星彗星中很难发现,以前只有几次研究过。

这些气体都来自组成原子核的冰,杂质和尘埃大杂烩。这些原生冰被认为是彗星历史的线索,以及它如何变老。

“彗星保留了早期太阳系条件的记录,但天文学家认为一些彗星可能比其他彗星更完整地保存历史,”美国宇航局戈达德太空飞行中心的天文学家迈克尔迪桑蒂说,他是马里兰州格林贝尔特的太空飞行中心的主要作者,天文学报的新研究。

这颗彗星正式命名为45P / Honda-Mrkos-Pajdušáková,属于木星彗星家族,频繁的轨道运动员每五到七年就会环绕太阳。关于本组中的本地冰的知识远少于Oort Cloud的长途彗星。

为了识别天然冰,天文学家在光谱的红外部分寻找超出可见光的化学指纹。 DiSanti及其同事利用最近安装在IRuna的Maunakea峰会上的iSHELL高分辨率光谱仪进行了研究。借助iSHELL,研究人员可以观察到许多曾被认为太微弱的彗星。

仪器的光谱范围可以一次检测出多种汽化冰,这样可以在比较不同冰量时减少不确定度。该仪器覆盖近红外(夜视护目镜范围)中1.1微米的起始波长,在中红外区域内达5.3微米。

iSHELL还具有足够高的分辨能力来分离波长接近的红外指纹。这在一氧化碳和甲烷情况下尤其必要,因为它们在彗星中的指纹往往与地球大气中的相同分子重叠。

“iSHELL的高分辨率和在白天观察IRTF的能力相结合,非常适合研究彗星,尤其是短周期彗星,”夏威夷大学为NASA管理的IRTF主任John Rayner说。

2017年1月初观测两天,45P与太阳最接近之后不久,该团队对水,一氧化碳,甲烷和其他六种原生冰进行了稳健测量。对于包括一氧化碳和甲烷在内的五种冰,研究人员将彗星的阳光照射侧的水平与阴影侧进行了比较。这些发现帮助填补了一些空白,但也提出了新的问题。

结果显示,45P在冷冻一氧化碳方面运行如此之低,以至于官方认为它已经耗尽。就其本身而言,这并不令人意外,因为一旦太阳升温彗星,一氧化碳就容易逸入太空。但甲烷几乎可能逃逸,因此缺乏一氧化碳的物体应该含有少量甲烷。然而,45P含有丰富的甲烷,是比一氧化碳冰含有更多甲烷的稀有彗星之一。

有可能甲烷被困在其他冰块内,使其更容易滞留。但研究人员认为一氧化碳可能已经与氢反应形成甲醇。该团队发现45P的冷冻甲醇份额大于平均水平。

当这种反应发生时,另一个问题就是彗星科学的核心问题。如果甲醇是在45P形成之前在原始冰粒上产生的,那么彗星一直就是这样。另一方面,昏迷中一氧化碳和甲醇的水平可能随着时间而改变,尤其是因为木星家族的彗星在太阳附近花费的时间比奥特云彗星的时间多。

“彗星科学家就像考古学家,研究旧样本以了解过去,”美国大学天文学家,论文的第二作者Boncho Bonev说。 “我们想区分彗星,因为它们可能经历过的加工形成的彗星,如分离历史文物和后期污染。”

现在该团队正在研究这个案例,以了解它们的结果在类似彗星中的典型结果。 45P是2017年和2018年可供研究的五颗这种短期彗星中的第一颗。在45P后面是彗星2P / Encke和41P / Tuttle-Giacobini-Kresak。由于明年夏季和秋季是21P / Giacobini-Zinner,后来将出现46P / Wirtanen,预计在2018年12月的大部分时间内将保持在地球1000万英里(1600万公里)的范围内。

“这项研究是开创性的,”美国国家科学基金会太阳和行星研究项目主任Faith Vilas说,该研究项目支持该研究。 “这扩大了我们对共同存在于木星彗星核心的分子种类混合物的了解,以及太阳周围许多次旅行后存在的差异。”

NASA总部IRTF项目科学家Kelly Fast表示:“我们很高兴看到iSHELL的这份首次出版物,它是由NSF,夏威夷大学和美国国家航空航天局合作建立的。 “这只是iSHELL即将推出的第一个成果。”

出版物:Michael A. DiSanti等人,“Jupiter家族彗星中的超静电:45P / Honda-Mrkos-Pajdušáková在NASA-IRTF上使用iSHELL的观测”,AJ,2017; DOI:10.3847 / 1538-3881 / aa8639

资料来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心伊丽莎白祖伯利茨基


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