Pela primeira vez, O Observatório Neil Gehrels Swift da NASA rastreou a perda de água de um cometa interestelar conforme ele se aproximava e contornava o sol. O objeto, 2I / Borisov, viajou pelo sistema solar no final de 2019.

"Borisov não se encaixa perfeitamente em nenhuma classe de cometas do sistema solar, mas também não se destaca excepcionalmente deles, "disse Zexi Xing, um estudante de pós-graduação da Universidade de Hong Kong e da Auburn University no Alabama que liderou a pesquisa. "Existem cometas conhecidos que compartilham pelo menos uma de suas propriedades."

Os cometas são aglomerados congelados de gases misturados com poeira, frequentemente chamadas de "bolas de neve sujas". Os cientistas estimam que centenas de bilhões deles podem orbitar o sol. Com base na velocidade e no caminho computado de Borisov, Contudo, deve ter vindo de fora do sistema solar. O cometa é apenas o segundo visitante interestelar conhecido, descoberto dois anos após o primeiro objeto, chamado 'Oumuamua, percorreu o sistema solar.

O astrônomo amador Gennady Borisov descobriu o cometa em 30 de agosto, quatro meses antes de se aproximar mais do sol. A identificação precoce deu a múltiplos observatórios baseados no espaço e em terra tempo para observações detalhadas de acompanhamento. Em outubro, cientistas usando o Observatório Apache Point em Sunspot, Novo México, detectou o primeiro indício de água do cometa. Nos meses seguintes, O telescópio espacial Hubble da NASA capturou imagens de Borisov enquanto o cometa avançava a cerca de 100, 000 milhas (161, 000 quilômetros) por hora.

Conforme um cometa se aproxima do Sol, o material congelado em sua superfície - como o dióxido de carbono - aquece e começa a se converter em gás. Quando chega a 230 milhões de milhas (370 milhões de quilômetros) do Sol, a água evapora. Xing e seus colegas confirmaram a presença de água de Borisov e mediram suas flutuações usando luz ultravioleta.

Quando a luz solar quebra as moléculas de água, um dos fragmentos é hidroxila, uma molécula composta por um átomo de oxigênio e um átomo de hidrogênio. O Swift detecta a impressão digital da luz ultravioleta emitida pela hidroxila usando seu telescópio ultravioleta / óptico (UVOT). Entre setembro e fevereiro, A equipe de Xing fez seis observações de Borisov com Swift. Eles viram um aumento de 50% na quantidade de hidroxila - e, portanto, água - que Borisov produziu entre 1º de novembro e 1º de dezembro, que foi a apenas sete dias do encontro mais próximo do cometa com o sol.

No pico da atividade, Borisov derramou 30 litros de água por segundo, o suficiente para encher uma banheira em cerca de 10 segundos. Durante sua viagem pelo sistema solar, o cometa perdeu quase 61 milhões de galões (230 milhões de litros) de água - o suficiente para encher 92 piscinas olímpicas. À medida que se afastava do Sol, A perda de água de Borisov diminuiu - e mais rapidamente do que qualquer cometa observado anteriormente. Xing disse que isso pode ter sido causado por uma variedade de fatores, incluindo erosão superficial, mudança rotativa e mesmo fragmentação. Na verdade, dados do Hubble e de outros observatórios mostram que pedaços do cometa se quebraram no final de março.

"Estamos muito felizes que o rápido tempo de resposta e os recursos de UV do Swift capturaram essas taxas de produção de água, "disse o co-autor Dennis Bodewits, um professor associado de física em Auburn. "Para cometas, expressamos a quantidade de outras moléculas detectadas como uma proporção da quantidade de água. Ele fornece um contexto muito importante para outras observações. "

As medições de produção de água de Swift também ajudaram a equipe a calcular que o tamanho mínimo de Borisov é pouco menos de meia milha (0,74 quilômetro) de diâmetro. A equipe estima que pelo menos 55% da superfície de Borisov - uma área aproximadamente equivalente à metade do Central Park - estava liberando material ativamente quando estava mais perto do sol. Isso é pelo menos 10 vezes a área ativa da maioria dos cometas do sistema solar observados. Borisov também difere dos cometas do sistema solar em outros aspectos. Por exemplo, astrônomos trabalhando com o Hubble e o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array, um radiotelescópio no Chile, descobriu que Borisov produziu os níveis mais altos de monóxido de carbono já vistos de um cometa àquela distância do sol.

Borisov tem algumas características em comum com os cometas do sistema solar, no entanto. Seu aumento na produção de água conforme se aproximava do Sol era semelhante a objetos observados anteriormente. Xing e sua equipe também descobriram que outras moléculas no inventário químico de Borisov - e suas abundâncias - são semelhantes aos cometas cultivados em casa. Por exemplo, com respeito a hidroxila e cianogênio - um composto composto de carbono e nitrogênio - Borisov produziu uma pequena quantidade de carbono diatômico, uma molécula feita de dois átomos de carbono, e amidogênio, uma molécula derivada da amônia. Cerca de 25% a 30% de todos os cometas do sistema solar compartilham essa característica.

Mas as características combinadas de Borisov desafiam a colocação em qualquer família de cometas conhecida. Os cientistas ainda estão ponderando o que isso significa para o desenvolvimento de cometas em outros sistemas planetários.

Os resultados da equipe foram publicados no dia 27 de abril, 2020, questão do Astrophysical Journal Letters e estão disponíveis online.

O Swift foi desenvolvido para estudar explosões de raios gama, as explosões mais luminosas do universo. Mas na última década, Bodewits o usou para aprender mais sobre cometas enquanto eles cruzam o sistema solar. A maior parte da luz ultravioleta é absorvida pela atmosfera da Terra, portanto, os cientistas devem procurar a assinatura da hidroxila do espaço. E como o Swift tem uma estratégia de observação flexível e um tempo de reação rápido, pode realizar monitoramento de longo prazo de novos alvos interessantes. As primeiras cinco observações de Borisov foram compostas de instantâneos UVOT tirados ao longo de 12 horas, e a última foi uma série de imagens capturadas ao longo de 24 horas.

"A equipe não imaginava que a missão contribuiria tanto para a nossa compreensão da ciência planetária quando estivesse sendo construída, "disse o investigador principal do Swift, S. Bradley Cenko, do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. "Mas é um bom exemplo de pessoas que apresentam maneiras criativas e poderosas de usar os recursos que existem para fazer ciência inesperada e empolgante."