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Nuove scoperte sulle emissioni di monossido di carbonio del Centauro 39P/Oterma

39P/Oterma mostra emissioni di CO, facendo luce sull'attività dei Centauri.

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I Centauri sono piccoli corpi celesti nel nostro sistema solare, con orbite tra quelle dei pianeti più grandi e delle comete più piccole. Uno di questi, 39P/Oterma, è stato recentemente osservato emettere fumi di Monossido di carbonio (CO), segnando la prima volta che è stato rilevato in un centauro. Questa scoperta è stata fatta usando il NIRSpec del James Webb Space Telescope il 27 luglio 2022, quando 39P si trovava a circa 5.82 unità astronomiche (AU) dal Sole.

COS'è 39P/Oterma?

39P/Oterma è un centauro attivo, il che significa che mostra segni di attività come la produzione di una nube di polvere o gas quando si scalda al Sole. Questo corpo è stato classificato sia come centauro che come cometa della famiglia di Giove (JFC) in momenti diversi. La sua orbita è cambiata significativamente nel corso degli anni a causa delle interazioni gravitazionali con pianeti più grandi come Giove, il che influisce sulla sua posizione e sui suoi livelli di attività.

Perché osservare i centauri?

I centauri sono importanti per capire il primo sistema solare. Le loro orbite sono influenzate dalla gravità dei pianeti giganti. Osservarli può aiutare gli scienziati a risalire al materiale della formazione del sistema solare. Molti di loro mostrano attività-come emissioni di gas e polvere-anche quando sono lontani dal Sole, il che ci dà indizi su cosa sono fatti e come si comportano nel tempo.

Il ruolo del James Webb Space Telescope

Il James Webb Space Telescope è progettato per osservare oggetti lontani nell’universo. La sua capacità di rilevare emissioni deboli lo rende particolarmente utile per studiare oggetti come 39P. Le capacità infrarosse del JWST gli permettono di vedere attraverso polvere e gas, fondamentale per capire i centauri e la loro composizione.

Osservazioni e scoperte

Le osservazioni del JWST hanno rivelato che 39P/Oterma ha un tasso di emissione di CO di circa 5.96 x 10^10 molecole al secondo. Questo è notevolmente inferiore rispetto a quanto osservato in altre comete o centauri. Oltre al CO, non sono stati rilevati né Acqua (H2O) né anidride carbonica (CO2), il che suggerisce che il CO gioca un ruolo importante nell’attività di questo oggetto, mentre l'H2O sembra meno rilevante in questo caso.

Confronto con altri centauri

Le osservazioni di un altro centauro, 29P/Schwassmann-Wachmann 1, offrono un contesto prezioso. Il confronto mostra che 39P ha una composizione chimica e un livello di attività diversi. Mentre 29P produce più acqua, 39P mostra un rapporto più alto di emissioni di CO. Questa differenza potrebbe dipendere da quanto rapidamente o lentamente ciascuno di questi oggetti ha subito cambiamenti nelle loro orbite e condizioni ambientali.

Fotometria e dati visivi

Oltre ai dati del JWST, immagini sono state catturate anche da telescopi terrestri come il Gemini North e il Lowell Discovery Telescope. Queste immagini hanno aiutato a stimare la dimensione efficace del nucleo di 39P tra 2.21 km e 2.49 km, indicando che 39P è relativamente piccolo rispetto ad alcuni altri centauri noti. I dati visivi non hanno mostrato coma di polvere significativa attorno a 39P, suggerendo che le emissioni di gas provenissero direttamente dal nucleo stesso anziché da materiale espulso nello spazio.

Comprendere l'emissione di gas

Le nuove informazioni sulle emissioni di CO offrono un quadro più chiaro di come si comportano i centauri rispetto alle comete tradizionali. Il CO è molto più difficile da rilevare rispetto all'H2O, specialmente alle distanze in cui si trova 39P. La presenza di CO suggerisce che potrebbero esserci depositi di ghiaccio sepolti sotto la superficie di 39P che stanno sublimando-trasformandosi da solido a gas-quando il corpo si scalda abbastanza avvicinandosi al Sole.

Implicazioni per gli studi sul sistema solare

Il basso tasso di produzione di CO in 39P aiuta i ricercatori a capire meglio la composizione dei centauri. Le osservazioni suggeriscono che potrebbero avere un'origine o una storia di formazione diversa rispetto alle comete più grandi. Questo potrebbe indicare che non tutti i centauri sono uguali, portando a comportamenti e emissioni variabili basati sulle loro esperienze ambientali e caratteristiche individuali.

Questo studio iniziale apre la porta a future osservazioni, che saranno essenziali per confermare queste scoperte e capire come i centauri si inseriscano nel quadro generale della storia del nostro sistema solare.

Conclusione

La rilevazione dell'emissione di CO in 39P/Oterma è un passo significativo nello studio di questi corpi enigmatici. Con strumenti avanzati come il James Webb Space Telescope, gli scienziati possono ottenere informazioni più dettagliate sulla composizione chimica, i livelli di attività e i percorsi evolutivi dei centauri. Man mano che vengono raccolti più dati, possiamo capire meglio come questi oggetti lontani contribuiscano alla nostra conoscenza della formazione del sistema solare e della diversità dei corpi celesti.

Fonte originale

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

Estratto: 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.

Autori: 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

Ultimo aggiornamento: 2023-09-20 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://arxiv.org/abs/2309.11486

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

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

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia arxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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