Межзвездная комета обнажила скрытые слои после близкого сближения с Солнцем

Фото из открытых источников

Новое исследование показало, что межзвездная комета 3I/ATLAS, редкий ледяной объект, прибывший из-за пределов Солнечной системы, после прохождения мимо Солнца перенесла гораздо меньше углекислого газа по сравнению с водой. Предыдущие наблюдения указывали на гораздо более высокое содержание CO2. Результаты исследования опубликованы в журнале The Astronomical Journal.

Это открытие позволяет рассматривать комету как слоистый объект, внешняя поверхность и более глубокие недра которого выделяют разное вещество.

7 января 2026 года газовое облако вокруг 3I/ATLAS продемонстрировало иной баланс кислорода и света, чем тот, который астрономы наблюдали ранее. Исследователи отслеживали это свечение после захода Солнца с помощью телескопа Subaru, крупной оптической обсерватории на горе Мауна-Кеа на Гавайях.

Йошихару Шиннака из Киотского университета Сангё задокументировал более низкий баланс углекислого газа и воды, чем предполагалось ранее с помощью космических телескопов. Контраст проявился после перигелия, точки на орбите кометы, когда она проходит ближе всего к Солнцу, и солнечное тепло успевает обнажить материал за пределами самого внешнего слоя кометы.

Поскольку газ в коме образуется из самого ядра, новая химическая смесь направлена внутрь, что поднимает вопрос о том, что комета выбрасывала ранее.

3I/ATLAS имеет видимую кому, и уже одно это облегчает изучение его химического состава по сравнению с некоторыми более ранними межзвездными объектами. Это облако газа и пыли отрывается от ядра, поэтому его химические свойства действуют как свежий образец погребенного материала.

Под воздействием солнечного света, нагревающего поверхность, различные виды льда испаряются в разное время, что может привести к изменению состава льда в течение нескольких недель. В случае с этой кометой сравнение состояния до и после наблюдения вблизи перигелия стало центральным моментом этой истории. 

Вместо прямого измерения углекислого газа и воды, команда отслеживала содержание кислорода, выделяемого светом после того, как солнечный свет расщеплял эти молекулы. Когда в результате распада кислород переходит в возбужденное состояние, он испускает слабые запрещенные линии — свет, возникающий в результате редких атомных переходов.

Баланс между зеленой линией и двумя красными линиями меняется в зависимости от того, что обеспечило больше кислорода: вода или углекислый газ. Поскольку красная пара соответствовала ожидаемому соотношению 3 к 1, исследователи могли быть уверены, что этот кислородный индикатор достаточно стабилен для использования.

У большинства комет, находящихся примерно на одинаковом расстоянии от Солнца, наблюдается более низкое соотношение кислорода в зеленом и красном диапазонах, чем у кометы 3I/ATLAS. Лишь ранее в этом же районе приземлилась межзвездная комета 2I/Борисов, еще один пришелец из-за пределов нашей Солнечной системы, наблюдавшийся в 2019 году, что делает этого новичка необычным, но не одиноким.

Это промежуточное положение важно, потому что оно ставит комету 3I/ATLAS выше обычных комет Солнечной системы, не выделяя её при этом в отдельную категорию. Таким образом, результат воспринимается не столько как единичный случай, сколько как признак существования более широкой межзвездной семьи.

Наблюдения, проведенные телескопом JWST перед прохождением мимо Солнца, показали, что объект 3I/ATLAS выбрасывал примерно в 7,6 раза больше углекислого газа, чем воды, на расстоянии около 309 миллионов миль.

Это значение позволило отнести комету 3I/ATLAS к числу комет с самым высоким содержанием углекислого газа из когда-либо измеренных, значительно превосходящих по этому показателю обычные долгопериодические кометы или кометы семейства Юпитера.

Одна из теорий заключалась в том, что длительное воздействие галактических космических лучей — высокоэнергетических частиц, распространяющихся в межзвездном пространстве, — химически изменило поверхность планеты.

Если бы этот внешний слой был лишь поверхностным, то нагревание вблизи Солнца могло бы снять эту маскировку и обнажить другой лед, находящийся под ней.

После прохождения перигелия космический телескоп SPHEREx — миссия, предназначенная для картирования неба в инфракрасном свете, — зафиксировал значительно более низкий баланс углекислого газа и воды.

Между тем, другой прибор на космическом телескопе имени Джеймса Уэбба в отдельных наблюдениях показал гораздо более высокие значения.

Эти цифры резко расходятся, однако обе команды наблюдали комету, которая была гораздо активнее после Солнца, чем до него. Обнаружено, что выбросы воды стали примерно в 40 раз ярче, чем в августе, а MIRI впервые зафиксировал метан.

Вместо того чтобы аннулировать результаты Subaru, разброс данных показывает, что ситуация с 3I/ATLAS менялась достаточно быстро, чтобы исказить любой отдельный снимок. Одна из причин несоответствия — масштаб: каждый прибор отбирал пробы из разного слоя газа вокруг ядра.

Телескоп JWST наблюдает за водой через относительно узкое окно, в то время как SPHEREx охватывает гораздо более широкую область, включая более отдаленные участки водной поверхности. Если вода распространяется дальше, чем углекислый газ, то при небольшом размере комета может казаться суше, чем она есть на самом деле.

Компания Subaru добавляет еще один нюанс, поскольку ее метод расчета содержания кислорода зависит от моделей пересчета, поэтому он обеспечивает независимость, а не окончательную определенность.

Простейшее прочтение — это слоистое ядро, поверхностный материал которого отличается от того, что находится глубже. Со временем тепло перемещается внутрь, и каждый новый слой высвобождает лед, который первым достиг точки кипения.

Это объясняет, почему углекислый газ доминировал до перигелия, в то время как вода становилась более важной после нескольких месяцев солнечного нагрева. Возможны и другие объяснения, включая изменение активных областей и кратковременные вспышки, поэтому многослойная картина выглядит убедительной, но окончательной.

Каждый новый гость предоставляет астрономам еще один пример того, как малые тела формировались вокруг других звезд, а не вокруг нашей собственной. 

«С началом полномасштабной работы обзорных телескопов в ближайшие годы ожидается открытие гораздо большего числа межзвездных объектов», — сказал Шиннака.

Для ученых, пытающихся сравнить материалы, из которых формируются планеты в разных звездных системах, эта перспектива может стать настоящей наградой этой работы. 3I/ATLAS теперь выглядит не столько как комета с одним фиксированным составом, сколько как многослойный объект, проявляющий себя поэтапно. Дальнейшие исследования должны показать, является ли подобный химический процесс редким явлением, или же большинство межзвездных комет хранят в себе ту же многослойную историю.