Комета 3I/ATLAS может содержать материал возрастом 10 миллиардов лет

Фото из открытых источников

Изгнанные межзвездные пришельцы, такие как комета 3I/ATLAS, — это капсулы времени из космоса, выброшенные из своих экзосолнечных домов неизвестным катаклизмом и вынужденные дрейфовать в одиноком космосе, возможно, миллиарды лет.  

Если им повезет, они могут пересечься с другой звездой, например, с Солнцем, и ненадолго согреться у нашего солнечного очага, прежде чем снова устремиться в темноту. Нам тоже повезло, поскольку мы получаем беспрецедентную возможность взглянуть на часть инопланетной Солнечной системы, которая, возможно, сформировалась задолго до нашей и имеет химический состав, непохожий ни на что ранее виденное. 

Фактически, экзосолнечная система, в которой образовалась 3I/ATLAS, могла сформировать её более чем за 7 миллиардов лет до того, как наше Солнце загорелось – возможно, даже до того, как произошла вспышка на собственной звезде 3I/ATLAS. 

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy, группа ученых из отдела исследования Солнечной системы НАСА проанализировала химический коктейль, исходящий из возбужденной атмосферы межзвездной кометы.

Они использовали непревзойденные инфракрасные возможности космического телескопа Джеймса Уэбба, чтобы наблюдать за кометой в конце декабря 2025 года, когда она находилась примерно в 2,5 раза дальше от Солнца, чем мы, проходя через пояс астероидов между Марсом и Юпитером.

На таком расстоянии его атмосфера, или кома, начинает значительно раздуваться, поскольку солнечное излучение сублимирует его ледяные летучие вещества. Представьте себе, что комета чихает, когда видит Солнце, — это астрофизическая версия, возможно, несколько ненастоящего светового рефлекса чихания, который заставляет людей чихать в ответ на яркий свет.

Исследователи сосредоточились на соотношении дейтерия и водорода (D/H), которое очень показательно, поскольку демонстрирует, сколько дейтерия — более тяжелой разновидности водорода — содержится в объекте по отношению к более легкому, обычному водороду.

В данном случае они проверили это соотношение в другой молекуле, метане, чтобы выяснить, сколько тяжелого метана сохранил аппарат 3I/ATLAS с момента образования замороженных пылевых частиц.

Они обнаружили, что в ней содержится значительно больше вещества, чем в любом другом небесном теле Солнечной системы, и в 13 раз больше, чем в комете 67P/Чурюмова-Герасименко, единственной другой местной комете, для которой были получены «надежные» данные, что потребовало проведения измерений на месте с помощью космического аппарата Rosetta. 

«Повышенное отношение D/H для метана в 3I/ATLAS согласуется с гипотезой о том, что его льды образовались в холодной межзвездной или протозвездной среде с низкой металличностью при высокой интенсивности облучения космическими лучами», — объясняют исследователи. 

Одно из возможных мест происхождения — это плоский, похожий на блин, диск из пыли и газа, образующий планеты вокруг очень молодой или формирующейся звезды. Такие астросреды трудно изучать, потому что они очень непрозрачны, скрывая происходящие внутри них химические процессы, поэтому исследователи часто полагаются на астрохимические модели. 

Именно поэтому 3I/ATLAS так ценен: это нетронутый образец, выброшенный из скрытых глубин древней космической колыбели, возможно, вокруг одной из старейших звезд Млечного пути, и доставленный прямо к нам по прихоти гравитации. 

Наблюдение за его молекулярным излучением, сродни тому, как если бы он потерял свой обед из-за космической болезни, вызванной стремительным движением к Солнцу, позволило астрономам исследовать различные важные загадки. 

Изотопный состав указывает на то, что объект мог подвергаться сильному облучению. Возможно, он родился в дозвездном ядре: плотной области сверххолодного газа (поскольку его внутренняя часть защищена от звездного света) и на самых ранних стадиях звездообразования, настолько холодной, что она действует как криогенная камера. 

При температурах около -263 градусов Цельсия газы замерзают на пылевых частицах, причем предпочтение отдается дейтерию, поскольку он тяжелее водорода, и это приводит к образованию характерных соотношений D/H в таких молекулах, как метан. 

Кроме того, низкое содержание углерода-13 в образце 3I/ATLAS указывает на его невероятный возраст, поскольку он возник в древней Вселенной, которая еще не была обогащена поколениями звезд, синтезировавших более тяжелые элементы и выбрасывавших их в космос во время взрывных сверхновых. 

В целом, эта работа подчеркивает поразительные масштабы космических временных рамок. Эта комета, откуда неизвестно откуда, могла путешествовать 7 миллиардов лет до того, как появилась наша Солнечная система. Возможно, она сформировалась еще до того, как многие атомы, составляющие наше Солнце и планеты, были выкованы в ядрах массивных звезд, которые погибли (и, конечно же, оставили после себя остатки), дав начало нашему существованию.