En galaktisk besökare kom in i vårt solsystem förra året - den interstellära kometen 2I/Borisov. När astronomer pekade Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) mot kometen den 15 och 16 december 2019, för första gången observerade de direkt kemikalierna lagrade inuti ett föremål från ett annat planetsystem än vårt eget. Denna forskning publiceras online den 20 april 2020 i tidskriften Natur astronomi .

ALMA-observationerna från ett team av internationella forskare ledda av Martin Cordiner och Stefanie Milam vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, avslöjade att gasen som kom ut ur kometen innehöll ovanligt höga mängder kolmonoxid (CO). Koncentrationen av CO är högre än någon har upptäckt i någon komet inom 2 au från solen (inom mindre än 186 miljoner miles, eller 300 miljoner kilometer). 2I/Borisovs CO-koncentration uppskattades vara mellan nio och 26 gånger högre än den för den genomsnittliga solsystemets komet.

Astronomer är intresserade av att lära sig mer om kometer, eftersom dessa objekt tillbringar större delen av sin tid på stora avstånd från vilken stjärna som helst i mycket kalla miljöer. Till skillnad från planeter, deras inredningskompositioner har inte förändrats nämnvärt sedan de föddes. Därför, de kunde avslöja mycket om de processer som inträffade under deras födelse i protoplanetära skivor. "Det här är första gången vi någonsin har tittat in i en komet utanför vårt solsystem, " sa astrokemisten Martin Cordiner, "och det skiljer sig dramatiskt från de flesta andra kometer vi har sett tidigare."

ALMA upptäckte två molekyler i gasen som sprutades ut av kometen:vätecyanid (HCN) och kolmonoxid (CO). Medan laget förväntade sig att se HCN, som finns i 2I/Borisov i liknande mängder som finns i solsystemets kometer, de blev förvånade över att se stora mängder CO. "Kometen måste ha bildats av material mycket rikt på CO-is, som bara finns vid de lägsta temperaturer som finns i rymden, under -420 grader Fahrenheit (-250 grader Celsius), " sa planetforskaren Stefanie Milam.

"ALMA har varit avgörande för att omvandla vår förståelse av naturen hos kometmaterial i vårt eget solsystem – och nu med detta unika föremål som kommer från våra grannar. Det är bara på grund av ALMAs oöverträffade känslighet vid submillimetervåglängder som vi kan karakterisera gasen som kommer ut ur sådana unika föremål, " sa Anthony Remijan från National Radio Astronomy Observatory i Charlottesville, Virginia och medförfattare till tidningen.

Kolmonoxid är en av de vanligaste molekylerna i rymden och finns inuti de flesta kometer. Än, det finns en enorm variation i koncentrationen av CO i kometer och ingen vet riktigt varför. En del av detta kan vara relaterat till var i solsystemet en komet bildades; en del har att göra med hur ofta en komets bana för den närmare solen och leder till att den släpper ut sina lättare förångade isar.

"Om de gaser vi observerade återspeglar sammansättningen av 2I/Borisovs födelseplats, då visar det att det kan ha bildats på ett annat sätt än våra egna solsystemkometer, i extrem kyla, yttre delen av ett avlägset planetsystem, " tillade Cordiner. Denna region kan jämföras med den kalla regionen av isiga kroppar bortom Neptunus, kallas Kuiperbältet.

Teamet kan bara spekulera om vilken typ av stjärna som var värd för 2I/Borisovs planetsystem. "De flesta av de protoplanetära skivorna som observerats med ALMA är runt yngre versioner av lågmassastjärnor som solen, ", sa Cordiner. "Många av dessa skivor sträcker sig långt utanför regionen där våra egna kometer tros ha bildats, och innehåller stora mängder extremt kall gas och damm. Det är möjligt att 2I/Borisov kom från en av dessa större skivor."

På grund av dess höga hastighet när den färdades genom vårt solsystem (33 km/s eller 21 miles/s) misstänker astronomer att 2I/Borisov sparkades ut från sitt värdsystem, förmodligen genom att interagera med en passerande stjärna eller jätteplanet. Den tillbringade sedan miljoner eller miljarder år på en förkylning, ensam resa genom det interstellära rymden innan den upptäcktes den 30 augusti 2019 av amatörastronomen Gennadij Borisov.

2I/Borisov är bara det andra interstellära objektet som detekteras i vårt solsystem. Den första — 1I/'Oumuamua — upptäcktes i oktober 2017, då var den redan på väg ut, vilket gör det svårt att avslöja detaljer om huruvida det var en komet, asteroid, eller något annat. Närvaron av en aktiv gas- och dammkoma som omger 2I/Borisov gjorde det till den första bekräftade interstellära kometen.

Tills andra interstellära kometer observeras, den ovanliga sammansättningen av 2I/Borisov kan inte enkelt förklaras och väcker fler frågor än den besvarar. Är dess sammansättning typisk för interstellära kometer? Kommer vi att se fler interstellära kometer under de kommande åren med speciella kemiska sammansättningar? Vad kommer de att avslöja om hur planeter bildas i andra stjärnsystem?

"2I/Borisov gav oss den första inblicken i kemin som formade ett annat planetsystem, " sade Milam. "Men bara när vi kan jämföra objektet med andra interstellära kometer, kommer vi att lära oss om 2I/Borisov är ett specialfall, eller om varje interstellärt objekt har ovanligt höga nivåer av CO."