Международная группа ученых, использующая Большой миллиметровый/субмиллиметровый массив Atacama (ALMA), сделала невероятные 3D-изображения призрачных атмосфер, окружающих кометы ISON и Lemmon. Эти новые наблюдения дали важную информацию о том, как и где кометы создают новые химические вещества, включая интригующие органические соединения.
Кометы содержат одни из самых древних и нетронутых материалов в нашей Солнечной системе. Понимание их уникального химического состава может многое рассказать о рождении нашей планеты и происхождении органических соединений, которые являются строительными блоками жизни. Наблюдения ALMA с высоким разрешением обеспечили заманчивую трехмерную перспективу распределения молекул в этих двух кометных атмосферах, или комах.
«Мы получили действительно первое в своем роде картографирование важных молекул, которые помогают нам понять природу комет», - сказал руководитель группы Мартин Кординер, астрохимик Католического университета Америки, работающий в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелт, Мэриленд.
Важный трехмерный компонент наблюдений ALMA был получен путем объединения двухмерных изображений высокого разрешения комет со спектрами высокого разрешения, полученными от трех важных органических молекул - цианистого водорода (HCN), изоцианистого водорода (HNC) и формальдегид (H2CO). Эти спектры были сняты в каждой точке каждого изображения. Они определили не только присутствующие молекулы, но и их скорости, что обеспечило третье измерение, указывающее глубину кометных атмосфер..
Новые результаты показали, что газообразный HCN вытекает из ядра достаточно равномерно во всех направлениях, тогда как HNC сконцентрирован в виде сгустков и струй. Изысканное разрешение ALMA позволяет четко различать эти сгустки, перемещающиеся в разные области комы комет изо дня в день и даже час за часом. Эти отличительные закономерности подтверждают, что молекулы HNC и H2CO действительно образуются в коме, и предоставляют новые доказательства того, что HNC может образовываться в результате распада больших молекул или органической пыли.
«Понимание органической пыли важно, потому что такие материалы более устойчивы к разрушению при входе в атмосферу, и некоторые из них могли быть доставлены неповрежденными на раннюю Землю, тем самым способствуя возникновению жизни», - сказал Майкл Мумма, директор Центр астробиологии Годдарда и соавтор исследования. «Эти наблюдения открывают новое окно в изучении этого малоизученного компонента кометной органики».
«Итак, ALMA не только позволяет нам идентифицировать отдельные молекулы в коме, но и дает нам возможность с высокой точностью нанести на карту их местоположение», - сказал Энтони Ремиджан, астроном из Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO).) в Шарлоттсвилле, штат Вирджиния, и соавтор исследования.
Наблюдения, опубликованные сегодня в Astrophysical Journal Letters, также имели важное значение, поскольку скромные кометы, такие как Lemmon и ISON, содержат относительно низкие концентрации этих важных молекул, что затрудняет их глубокое исследование с помощью наземных телескопов. До сих пор было проведено несколько всеобъемлющих исследований такого рода на чрезвычайно ярких кометах, таких как комета Хейла-Боппа. Настоящие результаты распространяют их на кометы только умеренной яркости.
Комета ISON (официально известная как C/2012 S1) наблюдалась с помощью ALMA 15-17 ноября 2013 года, когда она находилась всего в 75 миллионах километров от Солнца (примерно половина расстояния от Земли до Солнца).. Комета Леммона (официально известная как C/2012 F6) наблюдалась 1-2 июня 2013 года, когда она находилась на расстоянии 224 миллиона километров от Солнца (примерно в 1,5 раза больше расстояния Земли от Солнца).
«Высокая чувствительность, достигнутая в этих исследованиях, прокладывает путь к наблюдениям, возможно, сотен более тусклых или более далеких комет», - сказала Стефани Милам из Goddard, соавтор исследования.«Результаты показывают, что также возможно нанести на карту более сложные молекулы, которые до сих пор ускользали от обнаружения в кометах».