Vapores de metais pesados encontrados inesperadamente em cometas do nosso Sistema Solar — e além

 Caros Leitores;

Um novo estudo feito por uma equipe belga com dados do Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO) mostrou que existe ferro e níquel nas atmosferas dos cometas do Sistema Solar, mesmo aqueles distantes do Sol. Um estudo independente de uma equipe polonesa, que também usou dados do ESO, anunciou que existe também vapor de níquel no cometa interestelar gelado 2I/Borisov. Esta é a primeira vez que metais pesados, geralmente associados com ambientes quentes, são encontrados nas atmosferas frias de cometas distantes.

“Foi bastante surpreendente detectar ferro e níquel na atmosfera de todos os cometas que observamos nas últimas duas décadas, cerca de 20 objetos, e mesmo em alguns que se encontram no meio espacial frio mais afastado do Sol”, disse Jean Manfroid da Universidade de Liège, na Bélgica, que liderou o novo estudo sobre cometas do Sistema Solar, publicado hoje na revista Nature.

Os astrônomos já sabiam da existência de metais pesados no interior rochoso e poeirento dos cometas. Mas, uma vez que os metais sólidos não sublimam em baixas temperaturas, ou seja, não se tornam gasosos, não se esperava encontrá-los nas atmosferas de cometas frios que viajam muito além do Sol. Vapores de níquel e ferro foram agora detectados em cometas observados a mais de 480 milhões de quilômetros do Sol, o que corresponde a mais de três vezes a distância Terra-Sol.

A equipe belga descobriu ferro e níquel nas atmosferas dos cometas em quantidades aproximadamente iguais. O material do nosso Sistema Solar, por exemplo aquele encontrado no Sol e em meteoritos, contém, normalmente, cerca de dez vezes mais ferro do que níquel. Este novo resultado tem por isso implicações na nossa compreensão do Sistema Solar primordial, apesar da equipe ainda estar estudando o que é que isto significa.

“Os cometas se formaram há cerca de 4,6 bilhões de anos num Sistema Solar muito jovem, não tendo sofrido alterações desde essa época. Nesse sentido, são como fósseis para os astrônomos”, explica o co-autor deste trabalho Emmanuel Jehin, também da Universidade de Liège.

Apesar de estudar estes “fósseis” do Sistema Solar com o VLT do ESO há quase 20 anos, a equipe belga não tinha ainda detectado a presença de níquel e ferro nas suas atmosferas. “Esta descoberta nos escapou durante muitos anos”, diz Jehin.

A equipe utilizou dados do instrumento UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph) montado no VLT, capturados com uma técnica chamada espectroscopia, para analisar as atmosferas de cometas a diferentes distâncias do Sol. Esta técnica permite revelar a composição química de objetos cósmicos: cada elemento químico apresenta uma assinatura única — um conjunto de linhas — no espectro da luz do objeto.

A equipe belga detectou linhas espectrais fracas não identificadas nos dados do UVES e após uma análise mais detalhada verificou que estas linhas sinalizavam a presença de átomos de ferro e níquel. A razão pela qual os elementos pesados foram difíceis de identificar se deve à sua existência em quantidades muito pequenas: a equipe estima que para cada 100 kg de água nas atmosferas dos cometas, exista apenas 1 g de ferro e, aproximadamente, a mesma quantidade de níquel.

“Geralmente temos 10 vezes mais ferro que níquel, mas nas atmosferas destes cometas descobrimos aproximadamente a mesma quantidade de ambos os elementos. Pensamos que estes elementos possam vir de um tipo especial de material existente na superfície do núcleo do cometa, que sublima a temperaturas bastante baixas e liberta ferro e níquel nas mesmas proporções”, explica Damien Hutsemékers, também membro da equipe belga da Universidade de Liège.

Embora a equipe ainda não tenha certeza de que material isso pode ser, avanços na astronomia — tais como o instrumento METIS (Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph) previsto para o futuro Extremely Large Telescope (ELT) — permitirão aos pesquisadores confirmar a fonte de átomos de ferro e níquel descobertos nas atmosferas destes cometas.

A equipe belga espera que este seu estudo possa abrir caminho para pesquisas futuras. “Agora as pessoas procurarão estas linhas nos seus dados de arquivo de outros telescópios”, diz Jehin. “Achamos que isto dará também origem a novos trabalhos nesta área”.

Metais pesados interestelares

Outro estudo notável publicado hoje na Nature mostra que elementos pesados também estão presentes na atmosfera do cometa interestelar 2I/Borisov. Com o auxílio do espectrógrafo X-shooter montado no VLT do ESO, uma equipe na Polônia observou este objeto, o primeiro cometa alienígena a visitar o nosso Sistema Solar, quando este passou perto de nós, há cerca de ano e meio. A equipe descobriu que a atmosfera fria do 2I/Borisov contém níquel gasoso.

“Inicialmente, não queríamos acreditar na presença de níquel atômico no 2I/Borisov, tão longe do Sol! Tivemos que realizar numerosos testes e muitas verificações para finalmente nos convencermos de que era assim era”, disse Piotr Guzik da Universidade de Jagiellonian, na Polônia, um dos autores deste estudo. Esta descoberta é surpreendente porque, antes dos dois trabalhos publicados hoje, gases com átomos de elementos pesados apenas tinham sido observados em meios quentes, tais como nas atmosferas de exoplanetas ultraquentes e em cometas em evaporação que passam muito perto do Sol. O 2I/Borisov foi observado quando estava a cerca de 300 milhões de km do Sol, ou seja, a cerca de duas vezes a distância Terra-Sol.

O estudo detalhado de corpos interestelares é fundamental porque nos fornece informações importantes sobre os sistemas planetários alienígenas que lhes deram origem. “De repente, compreendemos que existe níquel gasoso em atmosferas planetárias em outros cantos da Galáxia!”, diz o co-autor deste estudo Michał Drahus, também da Universidade de Jagiellonian. 

Os estudos feitos por estas duas equipes mostram que o 2I/Borisov e os cometas do Sistema Solar têm ainda mais em comum do que se pensava anteriormente. “Agora imaginem que os cometas do nosso Sistema Solar têm verdadeiros corpos análogos em outros sistemas planetários — isso não é legal?”, conclui Drahus.

Mais Informações

Estas pesquisas foram apresentados em dois artigos científicos publicados na revista Nature.

A equipe que realizou o estudo “Iron and nickel atoms in cometary atmospheres even far from the Sun“ (https://doi.org/10.1038/s41586-021-03435-0) é composta por J. Manfroid, D. Hutsemékers & E. Jehin (STAR Institute, Universidade de Liège, Bélgica).

A equipe que trabalhou sobre “Gaseous atomic nickel in the coma of interstellar comet 2I/Borisov” é composta por Piotr Guzik e Michał Drahus (Observatório Astronômico, Universidade de Jagiellonian, Cracóvia, Polônia).

Fonte: Observatório Europeu do Sul (ESO) /  / 19-05-2021 

https://www.eso.org/public/brazil/news/eso2108/    

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Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).

Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.

Acompanha e divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.

Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela NASA.A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.

Participa também do projeto The Globe Program / NASA Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.

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