Voor de eerste keer, NASA's Neil Gehrels Swift Observatory volgde het waterverlies van een interstellaire komeet toen deze de zon naderde en ronddraaide. Het object, 2I/Borisov, reisde eind 2019 door het zonnestelsel.

"Borisov past in geen enkele klasse van kometen in het zonnestelsel, maar het onderscheidt zich ook niet uitzonderlijk van hen, " zei Zexi Xing, een afgestudeerde student aan de Universiteit van Hong Kong en Auburn University in Alabama die het onderzoek leidde. "Er zijn kometen bekend die minstens één van hun eigenschappen delen."

Kometen zijn bevroren klonten gassen vermengd met stof, vaak "vuile sneeuwballen" genoemd. Wetenschappers schatten dat honderden miljarden van hen in een baan om de zon kunnen draaien. Gebaseerd op de snelheid en het berekende pad van Borisov, echter, het moet van buiten het zonnestelsel zijn gekomen. De komeet is pas de tweede bekende interstellaire bezoeker, twee jaar na het eerste object ontdekt, genaamd 'Oumuamua, door het zonnestelsel gezipt.

Amateurastronoom Gennady Borisov ontdekte de komeet op 30 augustus, vier maanden voordat het de zon het dichtst naderde. De vroege identificatie gaf meerdere ruimte- en grondobservatoria de tijd voor gedetailleerde vervolgwaarnemingen. In oktober, wetenschappers die het Apache Point Observatory in Sunspot gebruiken, New Mexico, ontdekte de eerste hint van water van de komeet. In de volgende maanden, NASA's Hubble-ruimtetelescoop maakte foto's van Borisov terwijl de komeet rond de 100 voortschreed, 000 mijl (161, 000 kilometer) per uur.

Als een komeet de zon nadert, bevroren materiaal op het oppervlak, zoals koolstofdioxide, warmt op en begint in gas om te zetten. Wanneer het binnen 230 miljoen mijl (370 miljoen kilometer) van de zon komt, water verdampt. Xing en haar collega's bevestigden de aanwezigheid van water uit Borisov en maten de fluctuaties met behulp van ultraviolet licht.

Wanneer zonlicht watermoleculen afbreekt, een van de fragmenten is hydroxyl, een molecuul bestaande uit één zuurstof- en één waterstofatoom. Swift detecteert de vingerafdruk van UV-licht uitgezonden door hydroxyl met behulp van zijn Ultraviolet/Optical Telescope (UVOT). Tussen september en februari, Het team van Xing deed zes observaties van Borisov met Swift. Ze zagen een toename van 50% in de hoeveelheid hydroxyl - en dus water - die Borisov produceerde tussen 1 november en 1 december. dat was slechts zeven dagen verwijderd van de dichtste aanraking van de komeet met de zon.

Op piekactiviteit, Borisov verloor acht gallons (30 liter) water per seconde, genoeg om een ​​badkuip in ongeveer 10 seconden te vullen. Tijdens zijn reis door het zonnestelsel, de komeet verloor bijna 230 miljoen liter water - genoeg om meer dan 92 zwembaden van olympische afmetingen te vullen. Toen het zich van de zon verwijderde, Het waterverlies van Borisov nam af - en deed dat sneller dan enige eerder waargenomen komeet. Xing zei dat dit door verschillende factoren kan zijn veroorzaakt, inclusief oppervlakte-erosie, rotatieverandering en zelfs fragmentatie. In feite, gegevens van Hubble en andere observatoria laten zien dat eind maart brokken van de komeet afbraken.

"We zijn erg blij dat Swift's snelle reactietijd en UV-capaciteiten deze waterproductiesnelheden hebben bereikt, " zei co-auteur Dennis Bodewits, een universitair hoofddocent natuurkunde aan Auburn. "Voor kometen, we drukken de hoeveelheid andere gedetecteerde moleculen uit als een verhouding tot de hoeveelheid water. Het biedt een zeer belangrijke context voor andere observaties."

Swift's waterproductiemetingen hielpen het team ook om te berekenen dat de minimale grootte van Borisov iets minder dan een halve mijl (0,74 kilometer) breed is. Het team schat dat ten minste 55% van het oppervlak van Borisov - een gebied dat ongeveer gelijk is aan de helft van Central Park - actief materiaal afstootte toen het zich het dichtst bij de zon bevond. Dat is minstens 10 keer het actieve gebied van de meeste waargenomen kometen in het zonnestelsel. Borisov verschilt ook in andere opzichten van kometen uit het zonnestelsel. Bijvoorbeeld, astronomen die werken met Hubble en de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, een radiotelescoop in Chili, ontdekte Borisov produceerde de hoogste niveaus van koolmonoxide ooit gezien van een komeet op die afstand van de zon.

Borisov heeft enkele kenmerken gemeen met kometen in het zonnestelsel, Hoewel. De toename van de waterproductie toen het de zon naderde, was vergelijkbaar met eerder waargenomen objecten. Xing en haar team ontdekten ook dat andere moleculen in de chemische inventaris van Borisov - en hun overvloed - vergelijkbaar zijn met kometen van eigen bodem. Bijvoorbeeld, met betrekking tot hydroxyl en cyanogeen - een verbinding bestaande uit koolstof en stikstof - produceerde Borisov een kleine hoeveelheid diatomisch koolstof, een molecuul gemaakt van twee koolstofatomen, en amidogeen, een molecuul afgeleid van ammoniak. Ongeveer 25% tot 30% van alle kometen van het zonnestelsel delen die eigenschap.

Maar de gecombineerde kenmerken van Borisov tarten plaatsing in een enkele bekende komeetfamilie. Wetenschappers denken nog steeds na over wat dit betekent voor de ontwikkeling van kometen in andere planetaire systemen.

De resultaten van het team werden op 27 april gepubliceerd, 2020, uitgave van The Astrofysische journaalbrieven en zijn online beschikbaar.

Swift is ontwikkeld om gammaflitsen te bestuderen, de meest lichtgevende explosies in het heelal. Maar het laatste decennium Bodewits heeft het gebruikt om meer te weten te komen over kometen terwijl ze het zonnestelsel doorkruisen. Het meeste UV-licht wordt geabsorbeerd door de atmosfeer van de aarde, dus wetenschappers moeten vanuit de ruimte naar de handtekening van hydroxyl zoeken. En omdat Swift een flexibele observatiestrategie en snelle reactietijd heeft, het kan op lange termijn toezicht houden op interessante nieuwe doelen. De eerste vijf waarnemingen van Borisov waren samengesteld uit UVOT-snapshots van meer dan 12 uur, en de laatste was een reeks foto's die gedurende 24 uur werden vastgelegd.

"Het team had niet voorzien dat de missie zoveel zou bijdragen aan ons begrip van planetaire wetenschap toen het werd gebouwd, " zei Swift Principal Investigator S. Bradley Cenko bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. "Maar het is een mooi voorbeeld van mensen die creatieve en krachtige manieren bedenken om de mogelijkheden die er zijn te gebruiken om onverwachte en opwindende wetenschap te bedrijven."