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    Il telescopio Subaru rileva la banda di emissione del medio infrarosso da complesse molecole organiche nella cometa 21P/Giacobini-Zinner

    Figura 1:Le comete sono resti incontaminati del primo sistema solare. Le comete sono per lo più fatte di ghiaccio e polvere, ma sono anche noti per essere ricchi di materiali organici. Se molecole organiche "complesse" come gli amminoacidi si arricchiscono nelle comete e nei meteoroidi di origine cometaria, le piogge di meteoriti potrebbero aver consegnato acqua e materiali organici complessi alla Terra antica. Credito:Kyoto Sangyo University

    Utilizzando la telecamera e lo spettrometro a medio infrarosso raffreddati (COMICS) sul telescopio Subaru, gli astronomi hanno rilevato una banda di emissione infrarossa non identificata dalla cometa 21P/Giacobini-Zinner (di seguito, cometa 21P/G-Z) oltre alle emissioni termiche da silicato e grani di carbonio. Queste emissioni infrarosse non identificate sono probabilmente dovute a complesse molecole organiche, idrocarburi sia alifatici che aromatici, contaminato da atomi di N o di O. Considerando le proprietà della polvere e delle molecole organiche, la cometa 21P/G-Z potrebbe aver avuto origine dal disco circumplanetario di un pianeta gigante (come Giove o Saturno) dove era più caldo delle tipiche regioni in cui si formano le comete.

    La cometa 21P/G-Z è una cometa della famiglia di Giove con un periodo orbitale di circa 6,6 anni e si pensa sia il corpo genitore della pioggia di meteoriti dei Draconidi di ottobre. Rispetto ad altre comete, questa cometa è peculiare in termini di contenuto volatile (impoverito in molecole di catena di carbonio, NH2, e specie altamente volatili) e le proprietà dei suoi grani di polvere, ed è classificato come "tipo G-Z" (~6% delle comete esaminate). Sulla base di studi precedenti, è stato proposto che la cometa 21P/G-Z abbia avuto origine in una regione diversa dalle altre comete, ma non avevamo alcuna informazione sulla regione specifica nel disco protoplanetario. Un trend negativo di polarizzazione lineare nella regione della lunghezza d'onda ottica è riportato anche per il continuo di polveri della cometa 21P/G-Z. Si suggerisce che questo gradiente di lunghezza d'onda negativo di polarizzazione potrebbe essere spiegato da un contenuto più elevato di materiali organici nei grani di polvere di 21P/G-Z. Se molecole organiche complesse come gli amminoacidi si arricchiscono nella cometa 21P/G-Z e nei meteoroidi dei Draconidi di ottobre, questa pioggia di meteoriti potrebbe aver consegnato materiali organici complessi all'antica Terra. Però, molecole organiche complesse ad alto peso molecolare non sono mai state rilevate chiaramente nelle comete, tranne nella cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko dalle misurazioni in situ della sonda Rosetta. Quanto e quanto complesso di molecole organiche siano contenute nella cometa 21P/G-Z è ancora una questione aperta.

    Un team di astronomi dell'Istituto di Scienze Spaziali e Astronautiche, Agenzia giapponese per l'esplorazione aerospaziale (ISAS/JAXA), Università di Kyoto Sangyo (KSU), Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (NAOJ), e la Okayama University of Science (OUS) hanno condotto osservazioni spettroscopiche e di imaging nel medio infrarosso della cometa 21P/G-Z utilizzando COMICS il 5 luglio UT, 2005 (quando la cometa era a 1,04 au dal Sole, vicino al suo perielio). Lo spettro ottenuto della cometa 21P/G-Z mostra picchi di emissione di granuli di silicato cristallino, che di solito si vedono anche in molte altre comete. Oltre a queste caratteristiche di silicato, i ricercatori hanno scoperto che lo spettro della cometa 21P/G-Z mostra caratteristiche di emissione infrarossa non identificate, che potrebbe essere attribuito a una miscela di idrocarburi alifatici e aromatici (come idrocarburi policiclici aromatici o carboni amorfi idrogenati contaminati da atomi di N o di O).

    La cometa 21P/G-Z è arricchita in complesse molecole organiche. L'arricchimento di molecole organiche complesse richiede una temperatura calda o un ambiente particellare ad alta energia attorno alla cometa nella prima nebulosa solare. La presenza di queste complesse molecole organiche suggerisce che la cometa 21P/G-Z abbia avuto origine da una regione più calda nel disco protoplanetario rispetto alla tipica regione di formazione della cometa. Considerando che la frazione di massa derivata dei silicati cristallini nella cometa 21P/G-Z è tipica delle comete, proponiamo che la cometa abbia avuto origine dal disco circumplanetario di un pianeta gigante (come Giove o Saturno) dove era più caldo della tipica regione di formazione della cometa (5-30 au dal Sole) ed era adatto alla formazione di complesse molecole organiche . Le comete dei dischi circumplanetari potrebbero essere arricchite in complesse molecole organiche, simile alla cometa 21P/G-Z, e potrebbe aver fornito molecole prebiotiche alla Terra antica per impatto diretto o piogge di meteoriti.

    • Figura 2:Cometa 21P/Giacobini-Zinner osservata nell'ottica il 22 agosto, 2018. Credito:Michael Jaeger

    • Figura 3:Spettri nel medio infrarosso normalizzati del corpo nero delle comete. Lo spettro della cometa 21P/G-Z (cerchi neri pieni) è diverso dalle altre comete, e presenta caratteristiche di emissione infrarossa non identificate. Le caratteristiche a ~8.2 micron, ~8,5 micron, e ~ 11,2 micron potrebbero essere attribuiti a PAH (o HAC) contaminati da atomi di N o O, sebbene parte della caratteristica a ~ 11,2 micron provenga dall'olivina cristallina. La caratteristica a ~9.2 micron potrebbe provenire da idrocarburi alifatici. Credito:Ootsubo et al.




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