Dzięki obserwacjom dokonanym przy użyciu spektrografu High-Depression Spectrograph, którym dysponuje teleskop Subaru, astronomowie mogli po raz pierwszy zmierzyć temperaturę, w której zamarzał amoniak znajdujący się we wnętrzu komety. Temperatura 28 +/- 2 Kelvina (około -245 stopni Celsjusza) sugeruje, że badana kometa LINEAR powstała na orbicie pomiędzy Saturnem a Uranem. Te obserwacje dostarczyły nie tylko dowodów na temat środowiska powstawania komet, ale także potwierdziły skuteczność nowych metod określania pochodzenia komet.

Kometa LINEAR (C/1999 S4) została odkryta w 1999 roku przez projekt Lincoln Near Earth Asteroid Research (LINEAR) kierowany przez laboratorium MIT Lincoln. Na powyższym zdjęciu znajdują się dwa obrazy komety LINEAR uchwycone przez teleskop Subaru w 2000 roku. Grupa z Narodowego Obserwatorium Astronomicznego Japonii (National Astronomical Observatory of Japan), grupa HDS oraz Gunma Astronomical Observatory wykonali spektroskopowe obserwacje komety LINEAR 5 sierpnia 2000 roku, podczas posiedzenia grupy HDS, kiedy kometa była jasna.

Naukowcy skupili się głównie na cząsteczkach NH2, które tracąc energię wysyłają serie fal o charakterystycznej długości. Wcześniejsze badania pokazały, że cząsteczki NH2 są produkowane kiedy cząsteczka gazowa NH3 uwalnia atom wodoru pod wpływem promieniowania UV. Linie emisyjne NH2 powinny zawierać informacje o macierzystej cząsteczce.

Takie cząsteczki jak NH2 i NH3, które zawierają 2 bądź 3 atomy wodoru, są klasyfikowane jako “orto” lub “para”, w zależności od spinów tych atomów. Stosunek pomiędzy ilością cząsteczek “orto” i “para” silnie zależy od środowiska fizycznego i zostaje “zabezpieczony” (nie zmienia się później), kiedy cząsteczki stają się odizolowane w zamarzającym jądrze komety. Obserwacje stosunku ilości cząsteczek orto i para może więc pomóc w określeniu temperatury formowania się lodu w komecie.

Cząsteczki w ułożeniach orto i para emitują fale o bardzo podobnej, jednak nieco zróżnicowanej długości. Przyrządy obserwacyjne używane przez grupę HDS były wystarczająco czułe, by odróżnić obydwa widma i ustalić ilość promieniowania, jaka została wygenerowana przez cząsteczki w stanie para i cząsteczki w stanie orto. Korzystając z oprogramowania napisanego przez Hideyo Kawakita z Gunma Astronomical Observatory, naukowcy mogli stworzyć model cząsteczki NH2. Porównując model z obserwacjami, mogli ustalić stosunek między ilością tych cząsteczek w stanie orto a ilością cząsteczek para we wnętrzu komety LINEAR.

Dalej naukowcy mogli ustalić stosunek między ilością cząsteczek w stanie orto i para w macierzystych cząsteczkach NH3. Wyznaczono dzięki temu temperaturę formowania się lodu w komecie, określając ją dla komety LINEAR (C/1999 S4) na 28 +/- 2 stopni. To zaś sugeruje, że ta kometa powstała na orbicie pomiędzy Saturnem a Uranem.

Dotychczas temperatura formowania się lodu w komecie ustalana była tylko dla lodu wodnego. Teraz została po raz pierwszy zmierzona temperatura, w jakiej zamarzała inna substancja. Doktor Jun-chi Watanbe z Narodowego Obserwatorium Astronomicznego Japonii, członek grupy, która zapoczątkowała te badania, mówi – “Ta nowa metoda wykorzystująca cząsteczki NH2 daje duże możliwości określania pochodzenia komet. Dużo się spodziewam po przyszłych badaniach wykorzystujących tę metodę, zwłaszcza jeśli będą one dotyczyć komet krótkookresowych, które zdają się mieć inne pochodzenie niż komety długookresowe, takie jak kometa LINEAR“.

Rezultaty badań zostaną opublikowane 2 grudnia 2001 roku w czasopiśmie “Science”.

Autor

Zbigniew Artemiuk