ALMA: nuove analisi su ISON e Lemmon confermano che le comete sono fabbriche di molecole organiche

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Pubblicato Giovedì, 14 Agosto 2014 08:24

Scritto da Elisabetta Bonora

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Credit: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); M. Cordiner, NASA, et al.

Un team internazionali di scienziati, utilizzando l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), ha ottenuto incredibili immagini 3D delle polverose atmosfere delle comete ISON e Lemmon.
Queste nuove osservazioni aiutano a capire come e quando le comete forgiano nuove sostanze chimiche, comprese le molecole organiche.

Le comete contengono alcuni dei materiali più antichi e più incontaminati del nostro Sistema Solare.
Comprendere la loro chimica straordinaria potrebbe aiutare a saperne di più sulla nascita della Terra e sui mattoni della vita.

Le osservazioni ad alta risoluzione di ALMA hanno fornito una visione tridimensionale della distribuzione delle molecole all'interno dei due ambienti cometari.

La vista 3D è stata ottenuta combinando le immagini bidimensionali ad alta risoluzione con gli spettri, ottenuti in ogni punto dell'immagine, di tre importanti molecole organiche, HCN (idrogeno cianidrico), HNC (idrogeno isocianidrico) e H₂CO (formaldeide). Essi hanno identificato non solo le molecole presenti ma anche le loro velocità, fornendo la terza dimensione, indicatore di profondità delle chiome cometarie.

I nuovi risultati hanno rivelato che il gas HCN fluisce verso l'esterno dal nucleo abbastanza uniformemente in tutte le direzioni, mentre HNC è concentrata in gruppi e getti. Questi ciuffi si spostano all'interno della chioma su variazioni giornaliere ed anche orarie.
Le molecole HNC e H₂CO si formano all'interno della chioma, mentre HNC può essere prodotto dalla rottura di grandi molecole o di polvere organica.

"Comprendere la polvere organica è importante perché questi materiali sono più resistenti alla distruzione durante l'ingresso in atmosfera e alcuni potrebbero essere stati consegnati alla Terra primordiale, alimentando così la nascita della vita", ha detto Michael Mumma, direttore del Goddard Center for Astrobiology e co-autore dello studio.

Lo studio è stato descritto il 12 agosto sulla rivista Astrophysical Journal Letters.

Mapping the Release of Volatiles in the Inner Comae of Comets C/2012 F6 (Lemmon) and C/2012 S1 (ISON) Using the Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array [abstract]

Results are presented from the first cometary observations using the Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), including measurements of the spatially resolved distributions of HCN, HNC, H₂CO, and dust within the comae of two comets: C/2012 F6 (Lemmon) and C/2012 S1 (ISON), observed at heliocentric distances of 1.5 AU and 0.54 AU, respectively. These observations (with angular resolution ≈0.''5), reveal an unprecedented level of detail in the distributions of these fundamental cometary molecules, and demonstrate the power of ALMA for quantitative measurements of the distributions of molecules and dust in the inner comae of typical bright comets. In both comets, HCN is found to originate from (or within a few hundred kilometers of) the nucleus, with a spatial distribution largely consistent with spherically symmetric, uniform outflow. By contrast, the HNC distributions are clumpy and asymmetrical, with peaks at cometocentric radii ~500-1000 km, consistent with release of HNC in collimated outflow(s). Compared to HCN, the H₂CO distribution in comet Lemmon is very extended. The interferometric visibility amplitudes are consistent with coma production of H₂CO and HNC from unidentified precursor material(s) in both comets. Adopting a Haser model, the H₂CO parent scale length is found to be a few thousand kilometers in Lemmon and only a few hundred kilometers in ISON, consistent with the destruction of the precursor by photolysis or thermal degradation at a rate that scales in proportion to the solar radiation flux.

ALMA ha ottenuto un grande risultato perché comete modeste come Lemmon e ISON contengono concentrazioni relativamente basse di queste molecole, rendendole piuttosto complicate da sondare con i telescopi terrestri.

La cometa ISON (C/2012 S1) è stata osservata da ALMA tra il 15 e il 17 novembre 2013, quando era a soli 75 milioni di chilometri dal Sole (circa la metà della distanza Terra - Sole), poco prima del tragico perielio.

Credit: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); NASA/ESA Hubble; M. Cordiner, NASA, et al.

La cometa Lemmon (C/2012 F6) è stata osservata l'1 e il 2 giugno 2013, quando era 224 milioni di chilometri dal Sole (circa 1,5 volte la distanza Terra - Sole).

Credit: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); Gerald Rhemann; M. Cordiner, NASA, et al.

"I risultati suggeriscono che dovrebbe essere possibile mappare anche molecole più complesse che finora hanno eluso i rilevamenti", ha sottolineato Stefanie Milam, del Goddard, co-autore dello studio.