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Nouvelles perspectives sur l'émission de monoxyde de carbone de la Centaure 39P/Oterma

39P/Oterma montre des émissions de CO, révélant l'activité des Centaures.

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Les Centaures sont de petits corps célestes dans notre système solaire qui ont des orbites entre celles des grandes planètes et des petites comètes. L'un d'eux, 39P/Oterma, a récemment été observé avec des émissions de gaz Monoxyde de carbone (CO), marquant la première fois que ça a été détecté chez un Centaure. Cette découverte a été faite avec le Télescope spatial James Webb et son spectrographe proche infrarouge (NIRSpec) le 27 juillet 2022, quand 39P était à environ 5,82 unités astronomiques (UA) du Soleil.

Qu'est-ce que 39P/Oterma ?

39P/Oterma est classé comme un Centaure actif, ce qui signifie qu'il montre des signes d'activité comme la production d'un nuage de poussière ou de gaz quand il se réchauffe au soleil. Ce corps a été classé à différents moments à la fois comme Centaure et comme comète de la famille de Jupiter (JFC). Son orbite a beaucoup changé au fil des ans à cause des interactions gravitationnelles avec des planètes plus grandes comme Jupiter, ce qui influence sa position et son niveau d'activité.

Pourquoi observer les Centaures ?

Les centaures sont importants pour comprendre le début du système solaire. Leurs orbites sont influencées par la gravité des grandes planètes. Les observer peut aider les scientifiques à retracer le matériel issu de la formation du système solaire. Beaucoup d'entre eux montrent de l'activité-comme des émissions de gaz et de poussière-même loin du soleil, ce qui nous donne des indices sur leur composition et leur comportement au fil du temps.

Le rôle du télescope spatial James Webb

Le télescope spatial James Webb est conçu pour observer des objets lointains dans l'univers. Sa capacité à détecter des émissions faibles le rend particulièrement utile pour étudier des objets comme 39P. Les capacités infrarouges de JWST lui permettent de voir à travers la poussière et le gaz, ce qui est crucial pour comprendre les Centaures et leur composition.

Observations et découvertes

Les observations de JWST ont révélé que 39P/Oterma a un taux d'émission de CO d'environ 5,96 x 10^10 molécules par seconde. C'est notably moins que ce qui a été observé dans d'autres comètes ou Centaures. En plus du CO, l'Eau (H2O) et le dioxyde de carbone (CO2) n'ont pas été détectés, ce qui nous dit que le CO joue un rôle important dans l'activité de cet objet, tandis que H2O semble moins pertinent ici.

Comparaison avec d'autres Centaures

Les observations d'un autre Centaure, 29P/Schwassmann-Wachmann 1, fournissent un contexte précieux. La comparaison montre que 39P a une composition chimique et un niveau d'activité différents. Tandis que 29P produit plus d'eau, 39P montre un ratio d'émissions de CO plus élevé. Cette différence pourrait être due à la rapidité ou la lenteur avec laquelle chacun de ces objets a connu des changements dans leurs orbites et leurs conditions environnementales.

Photométrie et données visuelles

En plus des données de JWST, des images ont également été capturées par des télescopes au sol comme Gemini North et le télescope de découverte Lowell. Ces images ont aidé à estimer la taille effective du noyau de 39P entre 2,21 km et 2,49 km, indiquant que 39P est relativement petit comparé à d'autres Centaures connus. Les données visuelles n'ont montré aucune coma de poussière significative autour de 39P, suggérant que les émissions de gaz provenaient directement du noyau lui-même plutôt que de matériel expulsé dans l'espace.

Comprendre l'émission de gaz

Les nouvelles infos sur les émissions de CO offrent une meilleure vue de comment les Centaures se comportent par rapport aux comètes traditionnelles. Le CO est beaucoup plus difficile à détecter que l'H2O, surtout aux distances où se trouve 39P. La présence de CO suggère qu'il pourrait y avoir des dépôts de glace enfouis sous la surface de 39P qui se sublime-passant de solide à gaz-quand le corps se réchauffe suffisamment en s'approchant du soleil.

Implications pour les études du système solaire

Le faible taux de production de CO chez 39P aide les chercheurs à mieux comprendre la composition des Centaures. Les observations laissent à penser qu'ils pourraient avoir une origine ou une histoire de formation différente de celle des grandes comètes. Cela pourrait indiquer que tous les Centaures ne se ressemblent pas, entraînant divers comportements et émissions selon leurs expériences environnementales et leurs caractéristiques individuelles.

Cette étude initiale ouvre la porte à de futures observations, qui seront essentielles pour confirmer ces résultats et comprendre comment les Centaures s’intègrent dans le grand tableau de l'histoire de notre système solaire.

Conclusion

La détection d'émission de CO dans 39P/Oterma est un pas important dans l'étude de ces corps énigmatiques. Avec des instruments avancés comme le télescope spatial James Webb, les scientifiques peuvent obtenir des aperçus plus proches de la composition chimique, des niveaux d'activité et des chemins évolutifs des Centaures. Au fur et à mesure que les données s'accumulent, on pourra mieux comprendre comment ces objets lointains contribuent à notre connaissance de la formation du système solaire et à la diversité des corps célestes.

Source originale

Titre: First detection of CO$_2$ emission in a Centaur: JWST NIRSpec observations of 39P/Oterma

Résumé: Centaurs are minor solar system bodies with orbits transitioning between those of Trans-Neptunian Scattered Disk objects and Jupiter Family comets. 39P/Oterma is a frequently active Centaur that has recently held both Centaur and JFC classifications and was observed with the JWST NIRSpec instrument on 2022 July 27 UTC while it was 5.82 au from the Sun. For the first time, CO$_2$ gas emission was detected in a Centaur, with a production rate of Q$_{CO_2}$ = (5.96 $\pm$ 0.80) $\times$ 10$^{23}$ molecules s$^{-1}$. This is the lowest detection of CO$_2$ of any Centaur or comet. CO and H$_2$O were not detected down to constraining upper limits. Derived mixing ratios of Q$_{CO}$/Q$_{CO_2}$ $\leq$2.03 and Q$_{CO_2}$/Q$_{H_2O}$ $\geq$0.60 are consistent with CO$_2$ and/or CO outgassing playing large roles in driving the activity, but not water, and show a significant difference between the coma abundances of 29P/Schwassmann-Wachmann 1, another Centaur at a similar heliocentric distance, which may be explained by thermal processing of 39P's surface during its previous Jupiter-family comet orbit. To help contextualize the JWST data we also acquired visible CCD imaging data on two dates in July (Gemini North) and September (Lowell Discovery Telescope) 2022. Image analysis and photometry based on these data are consistent with a point source detection and an estimated effective nucleus radius of 39P in the range of $R_{nuc}= $2.21 to 2.49~km.

Auteurs: O. Harrington Pinto, M. S. P. Kelley, G. L. Villanueva, M. Womack, S. Faggi, A. McKay, M. A. DiSanti, C. Schambeau, Y. Fernandez, J. Bauer, L. Feaga, K. Wierzchos

Dernière mise à jour: 2023-09-20 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2309.11486

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2309.11486

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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