22 maart 2023 (Nanowerk Nieuws) In 2017 sprak een mysterieuze komeet genaamd 'Oumuamua tot de verbeelding van zowel wetenschappers als het publiek. Het was de eerste bekende bezoeker van buiten ons zonnestelsel, het had geen heldere coma of stofstaart, zoals de meeste kometen, en een eigenaardige vorm - iets tussen een sigaar en een pannenkoek - en zijn kleine formaat paste meer bij een asteroïde dan bij een komeet. Maar het feit dat het van de zon weg versnelde op een manier die astronomen niet konden verklaren, verbijsterde wetenschappers, waardoor sommigen suggereerden dat het een buitenaards ruimteschip was. Nu beweren een astrochemicus van de University of California, Berkeley en een astronoom van de Cornell University dat de mysterieuze afwijkingen van de komeet van een hyperbolische baan rond de zon kunnen worden verklaard door een eenvoudig fysiek mechanisme dat waarschijnlijk veel voorkomt bij veel ijzige kometen: uitgassen van waterstof terwijl de komeet opwarmde. in het zonlicht (NATUUR, “Versnelling van 1I/'Oumuamua van radiolytisch geproduceerde H2 in h2O ijs”).
Een artistieke weergave van de interstellaire komeet 'Oumuamua, terwijl deze opwarmde in zijn nadering tot de zon en waterstof uitademde (witte mist), waardoor zijn baan enigszins veranderde. De komeet, die hoogstwaarschijnlijk de vorm van een pannenkoek heeft, is het eerste bekende object behalve stofdeeltjes dat ons zonnestelsel bezoekt vanaf een andere ster. (Afbeelding: NASA, ESA en Joseph Olmsted en Frank Summers van STScI) Wat 'Oumuamua anders maakte dan elke andere goed bestudeerde komeet in ons zonnestelsel, was zijn grootte: hij was zo klein dat zijn zwaartekrachtafbuiging rond de zon enigszins werd veranderd door het kleine duwtje dat ontstond toen waterstofgas uit het ijs spoot. De meeste kometen zijn in wezen vuile sneeuwballen die periodiek de zon naderen vanuit de buitenste regionen van ons zonnestelsel. Wanneer een komeet wordt opgewarmd door zonlicht, stoot hij water en andere moleculen uit, waardoor er een heldere halo of coma omheen ontstaat en vaak staarten van gas en stof. De uitgestoten gassen werken als de stuwraketten op een ruimtevaartuig om de komeet een kleine schop te geven die zijn baan enigszins verandert van de elliptische banen die typisch zijn voor andere objecten in het zonnestelsel, zoals asteroïden en planeten. Toen 'Oumuamua werd ontdekt, had hij geen coma of staart en was hij te klein en te ver van de zon verwijderd om genoeg energie op te vangen om veel water uit te stoten, wat astronomen ertoe bracht wild te speculeren over de samenstelling ervan en wat het naar buiten duwde. Was het een waterstofijsberg die H2? Een grote, pluizige sneeuwvlok die wordt voortgeduwd door lichte druk van de zon? Een licht zeil gemaakt door een buitenaardse beschaving? Een ruimteschip op eigen kracht? Jennifer Bergner, een assistent-professor scheikunde aan UC Berkeley die de chemische reacties bestudeert die plaatsvinden op ijzige rotsen in het koude vacuüm van de ruimte, dacht dat er misschien een eenvoudigere verklaring was. Ze besprak het onderwerp met een collega, Darryl Seligman, nu een postdoctoraal onderzoeker van de National Science Foundation aan de Cornell University, en ze besloten samen te werken om het te testen. "Een komeet die door het interstellaire medium reist, wordt in feite gekookt door kosmische straling, waardoor waterstof wordt gevormd. Onze gedachte was: als dit zou gebeuren, zou je het dan daadwerkelijk in het lichaam kunnen vangen, zodat wanneer het het zonnestelsel binnenkomt en het is opgewarmd, het die waterstof zou uitgassen? zei Bergner. "Zou dat kwantitatief de kracht kunnen produceren die je nodig hebt om de niet-zwaartekrachtversnelling te verklaren?" Verrassend genoeg ontdekte ze dat experimenteel onderzoek gepubliceerd in de jaren 1970, 80 en 90 aantoonde dat wanneer ijs wordt geraakt door hoogenergetische deeltjes die lijken op kosmische straling, moleculaire waterstof (H2) wordt overvloedig geproduceerd en gevangen in het ijs. Kosmische straling kan zelfs tientallen meters in ijs doordringen, waarbij een kwart of meer van het water wordt omgezet in waterstofgas. "Voor een komeet met een diameter van enkele kilometers zou de ontgassing afkomstig zijn van een heel dunne schaal in verhouding tot de massa van het object, dus zowel qua compositie als in termen van versnelling zou je niet noodzakelijkerwijs verwachten dat dit een waarneembaar effect is," ze gezegd. "Maar omdat 'Oumuamua zo klein was, denken we dat het voldoende kracht produceerde om deze versnelling aan te drijven." De komeet, die enigszins roodachtig was, zou ongeveer 115 bij 111 bij 19 meter groot zijn geweest. Hoewel de relatieve afmetingen vrij zeker waren, konden astronomen echter niet zeker zijn van de werkelijke grootte omdat deze te klein en te ver weg was om door telescopen te bepalen. De grootte moest worden geschat op basis van de helderheid van de komeet en hoe de helderheid veranderde toen de komeet tuimelde. Tot op heden hebben alle kometen die in ons zonnestelsel zijn waargenomen - de kortperiodieke kometen afkomstig uit de Kuipergordel en de langperiodieke kometen uit de verder weg gelegen Oortwolk - een diameter van ongeveer 1 kilometer tot honderden kilometers. "Het mooie aan Jenny's idee is dat het precies is wat er zou moeten gebeuren met interstellaire kometen," zei Seligman. "We hadden al die stomme ideeën, zoals waterstofijsbergen en andere gekke dingen, en het is gewoon de meest algemene verklaring." Bergner en Seligman publiceren hun conclusies deze week in het tijdschrift Nature. Beiden waren postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Chicago toen ze aan de paper begonnen samen te werken.
Een artistieke weergave van de interstellaire komeet 'Oumuamua, terwijl deze opwarmde in zijn nadering tot de zon en waterstof uitademde (witte mist), waardoor zijn baan enigszins veranderde. De komeet, die hoogstwaarschijnlijk de vorm van een pannenkoek heeft, is het eerste bekende object behalve stofdeeltjes dat ons zonnestelsel bezoekt vanaf een andere ster. (Afbeelding: NASA, ESA en Joseph Olmsted en Frank Summers van STScI) Wat 'Oumuamua anders maakte dan elke andere goed bestudeerde komeet in ons zonnestelsel, was zijn grootte: hij was zo klein dat zijn zwaartekrachtafbuiging rond de zon enigszins werd veranderd door het kleine duwtje dat ontstond toen waterstofgas uit het ijs spoot. De meeste kometen zijn in wezen vuile sneeuwballen die periodiek de zon naderen vanuit de buitenste regionen van ons zonnestelsel. Wanneer een komeet wordt opgewarmd door zonlicht, stoot hij water en andere moleculen uit, waardoor er een heldere halo of coma omheen ontstaat en vaak staarten van gas en stof. De uitgestoten gassen werken als de stuwraketten op een ruimtevaartuig om de komeet een kleine schop te geven die zijn baan enigszins verandert van de elliptische banen die typisch zijn voor andere objecten in het zonnestelsel, zoals asteroïden en planeten. Toen 'Oumuamua werd ontdekt, had hij geen coma of staart en was hij te klein en te ver van de zon verwijderd om genoeg energie op te vangen om veel water uit te stoten, wat astronomen ertoe bracht wild te speculeren over de samenstelling ervan en wat het naar buiten duwde. Was het een waterstofijsberg die H2? Een grote, pluizige sneeuwvlok die wordt voortgeduwd door lichte druk van de zon? Een licht zeil gemaakt door een buitenaardse beschaving? Een ruimteschip op eigen kracht? Jennifer Bergner, een assistent-professor scheikunde aan UC Berkeley die de chemische reacties bestudeert die plaatsvinden op ijzige rotsen in het koude vacuüm van de ruimte, dacht dat er misschien een eenvoudigere verklaring was. Ze besprak het onderwerp met een collega, Darryl Seligman, nu een postdoctoraal onderzoeker van de National Science Foundation aan de Cornell University, en ze besloten samen te werken om het te testen. "Een komeet die door het interstellaire medium reist, wordt in feite gekookt door kosmische straling, waardoor waterstof wordt gevormd. Onze gedachte was: als dit zou gebeuren, zou je het dan daadwerkelijk in het lichaam kunnen vangen, zodat wanneer het het zonnestelsel binnenkomt en het is opgewarmd, het die waterstof zou uitgassen? zei Bergner. "Zou dat kwantitatief de kracht kunnen produceren die je nodig hebt om de niet-zwaartekrachtversnelling te verklaren?" Verrassend genoeg ontdekte ze dat experimenteel onderzoek gepubliceerd in de jaren 1970, 80 en 90 aantoonde dat wanneer ijs wordt geraakt door hoogenergetische deeltjes die lijken op kosmische straling, moleculaire waterstof (H2) wordt overvloedig geproduceerd en gevangen in het ijs. Kosmische straling kan zelfs tientallen meters in ijs doordringen, waarbij een kwart of meer van het water wordt omgezet in waterstofgas. "Voor een komeet met een diameter van enkele kilometers zou de ontgassing afkomstig zijn van een heel dunne schaal in verhouding tot de massa van het object, dus zowel qua compositie als in termen van versnelling zou je niet noodzakelijkerwijs verwachten dat dit een waarneembaar effect is," ze gezegd. "Maar omdat 'Oumuamua zo klein was, denken we dat het voldoende kracht produceerde om deze versnelling aan te drijven." De komeet, die enigszins roodachtig was, zou ongeveer 115 bij 111 bij 19 meter groot zijn geweest. Hoewel de relatieve afmetingen vrij zeker waren, konden astronomen echter niet zeker zijn van de werkelijke grootte omdat deze te klein en te ver weg was om door telescopen te bepalen. De grootte moest worden geschat op basis van de helderheid van de komeet en hoe de helderheid veranderde toen de komeet tuimelde. Tot op heden hebben alle kometen die in ons zonnestelsel zijn waargenomen - de kortperiodieke kometen afkomstig uit de Kuipergordel en de langperiodieke kometen uit de verder weg gelegen Oortwolk - een diameter van ongeveer 1 kilometer tot honderden kilometers. "Het mooie aan Jenny's idee is dat het precies is wat er zou moeten gebeuren met interstellaire kometen," zei Seligman. "We hadden al die stomme ideeën, zoals waterstofijsbergen en andere gekke dingen, en het is gewoon de meest algemene verklaring." Bergner en Seligman publiceren hun conclusies deze week in het tijdschrift Nature. Beiden waren postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Chicago toen ze aan de paper begonnen samen te werken.
Boodschapper van ver
Kometen zijn ijzige rotsen die zijn overgebleven van de vorming van het zonnestelsel 4.5 miljard jaar geleden, zodat ze astronomen kunnen vertellen over de omstandigheden die bestonden toen ons zonnestelsel werd gevormd. Interstellaire kometen kunnen ook hints geven over de omstandigheden rond andere sterren omringd door planeetvormende schijven. "Kometen bewaren een momentopname van hoe het zonnestelsel eruit zag toen het zich in het stadium van evolutie bevond waarin protoplanetaire schijven zich nu bevinden", zei Bergner. "Het bestuderen ervan is een manier om terug te kijken naar hoe ons zonnestelsel er vroeger uitzag in de vroege vormingsfase." Verre planetaire systemen lijken ook kometen te hebben, en velen zullen waarschijnlijk worden uitgeworpen vanwege zwaartekrachtinteracties met andere objecten in het systeem, waarvan astronomen weten dat dit in de loop van de geschiedenis van ons zonnestelsel is gebeurd. Sommige van deze malafide kometen zouden af en toe ons zonnestelsel moeten binnendringen, wat een kans biedt om meer te weten te komen over planeetvorming in andere systemen. "De kometen en asteroïden in het zonnestelsel hebben ons aantoonbaar meer geleerd over planeetvorming dan wat we hebben geleerd van de werkelijke planeten in het zonnestelsel," zei Seligman. "Ik denk dat de interstellaire kometen ons aantoonbaar meer kunnen vertellen over planeten buiten ons zonnestelsel dan de planeten buiten ons zonnestelsel waarvan we vandaag metingen proberen te doen." In het verleden hebben astronomen talloze artikelen gepubliceerd over wat we kunnen leren van het feit dat we geen interstellaire kometen in ons zonnestelsel hebben waargenomen. Toen kwam 'Oumuamua langs. Op okt. Op 19 februari 2017, op het eiland Maui, merkten astronomen die de Pan-STARRS1-telescoop gebruikten, die wordt beheerd door het Instituut voor Astronomie van de Universiteit van Hawaï in Manoa, voor het eerst op wat zij dachten dat een komeet of een asteroïde was. Toen ze zich eenmaal realiseerden dat zijn gekantelde baan en hoge snelheid - 87 kilometer per seconde - impliceerden dat het van buiten ons zonnestelsel kwam, gaven ze het de naam 1I/'Oumuamua (oh MOO-uh MOO-uh), wat Hawaiiaans is. voor "een boodschapper van ver die als eerste aankomt." Afgezien van stofdeeltjes was het het eerste interstellaire object dat ooit in ons zonnestelsel is waargenomen. Een tweede, 2I/Borisov, werd in 2019 ontdekt, hoewel deze er meer uitzag en zich meer gedroeg als een typische komeet. Naarmate meer en meer telescopen zich op 'Oumuamua richtten, konden de astronomen zijn baan in kaart brengen en vaststellen dat hij al rond de zon was gedraaid en het zonnestelsel verliet. Omdat de helderheid van 'Oumuamua periodiek met een factor 12 veranderde en asymmetrisch varieerde, werd aangenomen dat het sterk langwerpig was en achter elkaar tuimelde. Astronomen merkten ook een lichte versnelling weg van de zon, groter dan waargenomen voor asteroïden en meer kenmerkend voor kometen. Wanneer kometen de zon naderen, creëren het water en de gassen die vanaf het oppervlak worden uitgestoten een gloeiende, gasvormige coma en komen daarbij stof vrij. Meestal wordt stof dat in het kielzog van de komeet achterblijft zichtbaar als één staart, terwijl damp en stof die door lichte druk van zonnestralen worden voortgeduwd, een tweede staart produceren die van de zon af wijst, plus een kleine traagheid die naar buiten duwt.Waarom versnelde het?
Maar astronomen konden geen coma, ontgassende moleculen of stof rond 'Oumuamua detecteren. Bovendien toonden berekeningen aan dat de zonne-energie die de komeet raakt, onvoldoende zou zijn om water of organische verbindingen van het oppervlak te sublimeren om het de waargenomen niet-zwaartekrachtstoot te geven. Alleen hypervluchtige gassen zoals H2, N2 of koolmonoxide (CO) zou voldoende versnelling kunnen bieden om waarnemingen te evenaren, gezien de binnenkomende zonne-energie. “We hadden nog nooit een komeet in het zonnestelsel gezien die geen stofcoma had. Dus de niet-zwaartekrachtversnelling was echt raar, 'zei Seligman. Dit leidde tot veel speculatie over welke vluchtige moleculen in de komeet de versnelling zouden kunnen veroorzaken. Seligman zelf publiceerde een paper waarin hij betoogde dat als de komeet zou bestaan uit vaste waterstof - een waterstofijsberg - hij in de hitte van de zon genoeg waterstof zou uitstoten om de vreemde versnelling te verklaren. Onder de juiste omstandigheden zou een komeet bestaande uit vaste stikstof of vast koolmonoxide ook met voldoende kracht uitgassen om de baan van de komeet te beïnvloeden. Maar astronomen moesten zich uitrekken om uit te leggen welke omstandigheden zouden kunnen leiden tot de vorming van vaste lichamen van waterstof of stikstof, die nog nooit eerder zijn waargenomen. En hoe kan een solide H2 lichaam misschien 100 miljoen jaar in de interstellaire ruimte overleeft? Bergner dacht dat het uitgassen van in ijs gevangen waterstof voldoende zou kunnen zijn om 'Oumuamua te versnellen. Als zowel een experimentator als een theoreticus bestudeert ze de interactie van zeer koud ijs - gekoeld tot 5 of 10 graden Kelvin, de temperatuur van het interstellaire medium (ISM) - met de soorten energetische deeltjes en straling die in de ISM worden aangetroffen. Bij het doorzoeken van eerdere publicaties vond ze veel experimenten die aantoonden dat hoogenergetische elektronen, protonen en zwaardere atomen waterijs in moleculaire waterstof konden omzetten, en dat de pluizige sneeuwbalstructuur van een komeet het gas in bellen in het ijs kon vangen. Experimenten toonden aan dat wanneer het wordt opgewarmd, bijvoorbeeld door de hitte van de zon, het ijs uitgloeit - verandert van een amorfe in een kristalstructuur - en de bellen naar buiten duwt, waardoor het waterstofgas vrijkomt. IJs aan het oppervlak van een komeet, zo berekenden Bergner en Seligman, zou genoeg gas kunnen uitstoten, hetzij in een gecollimeerde straal of in een waaiervormige straal, om de baan van een kleine komeet als 'Oumuamua te beïnvloeden. "De belangrijkste conclusie is dat 'Oumuamua consistent is met het zijn van een standaard interstellaire komeet die zojuist zware verwerking heeft ondergaan', zei Bergner. "De modellen die we hebben uitgevoerd, komen overeen met wat we in het zonnestelsel zien van kometen en asteroïden. Dus je zou in wezen kunnen beginnen met iets dat op een komeet lijkt en dit scenario laten werken. Het idee verklaart ook het ontbreken van een stofcoma. "Zelfs als er stof in de ijsmatrix zat, sublimeer je het ijs niet, je herschikt het ijs gewoon en laat H2 vrijkomen. Dus het stof komt er niet eens uit, 'zei Seligman.'Donkere' kometen
Seligman zei dat hun conclusie over de bron van 'Oumuamua's versnelling het boek over de komeet zou moeten sluiten. Sinds 2017 hebben hij, Bergner en hun collega's zes andere kleine kometen geïdentificeerd zonder waarneembare coma, maar met kleine niet-zwaartekrachtversnellingen, wat suggereert dat dergelijke "donkere" kometen veel voorkomen. Hoewel H2 waarschijnlijk niet verantwoordelijk is voor de versnellingen van donkere kometen, merkte Bergner op, samen met 'Oumuamua onthullen ze dat er veel te leren valt over de aard van kleine lichamen in het zonnestelsel. Een van deze donkere kometen, 1998 KY26, is het volgende doelwit voor de Japanse Hayabusa2-missie, die onlangs monsters verzamelde van de asteroïde Ryugu. De KY uit 199826 werd gedacht dat het een asteroïde was totdat het in december werd geïdentificeerd als een donkere komeet. 'Jenny heeft absoluut gelijk over de ingesloten waterstof. Niemand had daar eerder aan gedacht', zei hij. 'Tussen de ontdekking van andere donkere kometen in het zonnestelsel en Jenny's geweldige idee, denk ik dat het juist moet zijn. Water is de meest voorkomende component van kometen in het zonnestelsel en waarschijnlijk ook in extrasolaire systemen. En als je een waterrijke komeet in de Oort-wolk stopt of uitwerpt in het interstellaire medium, zou je amorf ijs moeten krijgen met holten van H2.” Omdat H2 zou moeten vormen in elk ijsrijk lichaam dat wordt blootgesteld aan energetische straling, vermoeden de onderzoekers dat hetzelfde mechanisme aan het werk zou zijn in de zon naderende kometen uit de Oortwolk aan de buitenste regionen van het zonnestelsel, waar kometen worden bestraald door kosmische straling, net zoals een interstellaire komeet zou zijn. Toekomstige waarnemingen van het uitgassen van waterstof uit kometen met een lange periode zouden kunnen worden gebruikt om het scenario van H2 vorming en beknelling. Er zouden nog veel meer interstellaire en donkere kometen moeten worden ontdekt door de Rubin Observatory Legacy Survey of Space and Time (LSST), waardoor astronomen kunnen bepalen of waterstofontgassing gebruikelijk is in kometen. Seligman heeft berekend dat het onderzoek, dat zal worden uitgevoerd op het Vera C. Rubin Observatorium in Chili en naar verwachting begin 2025 operationeel zal worden, elk jaar tussen de één en drie interstellaire kometen zoals 'Oumuamua' moet detecteren, en waarschijnlijk nog veel meer die dat hebben gedaan. een veelbetekenende coma, zoals Borisov.- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- Bron: https://www.nanowerk.com/news2/space/newsid=62647.php
