Хімія розкриває походження міжзоряного комети

У Чумацькому Шляху існує стара зірка, яка втратила одну з своїх комет. Внаслідок дивного збігу обставин, цей заморожений ядерний об'єкт з льоду та пилу був викинутий зі своєї домашньої системи і потрапив на довгий і звивистий шлях через міжзоряний простір. Він увійшов у нашу Сонячну систему в далекому минулому і пройшов неподалік від Землі 30 жовтня 2025 року. Після його відкриття в 2025 році астрономи націлили телескопи на міжзоряного гостя, названого 3I/ATLAS (3I), щоб дослідити гази в його комі. Те, що вони виявили, вказує на далеке і дуже давнє походження комети.

Команда спостерігачів, очолювана астрономом Сіріель Опітам з Університету Единбурга, Шотландія, зафіксувала спектри коми, використовуючи Ультрафіолетовий та Візуальний Ешелонний Спектрограф на Дуже Великому Телескопі (VLT) у Чилі. Вони виявили хімічні відбитки іншої сонячної системи, приховані в газі та пилу, що витікають з 3I. Усі комети містять скарбницю хімічних підказок, зафіксованих у їхніх ядрах, що свідчать про специфіку походження та еволюцію планетарних систем. Саме це робить ядра комет такими чудовими об'єктами для дослідження, за словами Опітам. "Вони є своєрідними скам'янілостями з процесу формування планет, що відбувся дуже далеко, але ми маємо можливість досліджувати їх з набагато ближчої відстані," - сказала вона.

Хімічні сліди міжзоряного походження

Специфічні хімічні підказки щодо походження цієї комети включають підвищені ізотопні співвідношення азоту та вуглецю в комі. Співвідношення азоту приблизно вдвічі більше, ніж значення, знайдене в кометах, рідних нашій Сонячній системі, так само як і співвідношення вуглецю 12 до вуглецю 13. Це вказує на дуже інше хімічне середовище навколо зірки, ніж те, в якому формувалися комети Сонячної системи.

Вчені використовують ізотопні співвідношення вуглецю та азоту, оскільки вони дуже чутливі до умов, за яких формуються ядра комет. Ці співвідношення дають дуже точне вимірювання того, яким було середовище в навколозірковому диску, де формуються планетарні системи навколо зірки. У випадку 3I співвідношення не схожі на ті, що є в нашій Сонячній системі, за словами дослідника Аравінда Кришнакумара з Університету Льєжа. "На відміну від комет з нашої Сонячної системи, цей міжзоряний гість має незвично високі ізотопні співвідношення вуглецю та азоту," - сказав він.

Незвичайні ізотопні співвідношення вказують на те, що 3I, ймовірно, сформувався в зовнішніх регіонах навколо старої зірки з низькою металевістю. Це зірка, що складається переважно з водню та гелію, і має дуже мало інших важчих елементів. Низька металевість є спокусливим натяком на те, що зірка сформувалася задовго до нашого Сонця. Коли ця стара зірка формувалася, Всесвіт був менш хімічно багатим, ніж сьогодні.

Докази з різних спостережень свідчать про те, що 3I/ATLAS сам по собі більше ніж удвічі старший за Сонце. "3I/ATLAS - це дійсно захоплююча можливість дослідити склад іншої планетарної системи, яка сформувалася задовго до того, як наше Сонце і Сонячна система навіть існували," - сказала співавторка Опітам, дослідниця з Університету Гельсінкі, Фінляндія, Розмари Дорсі. Насправді, зірка, ймовірно, сформувалася в час, коли Всесвіт сам був бідним на метали. З плином часу, коли зірки вмирають і розповсюджують свій матеріал у космос, Всесвіт збагачується важчими матеріалами. Зірки, що формуються в цей "багатший" час, відображають цей хімічний склад. Також варто зазначити, що деякі етапи формування зірок та планет можуть також спричиняти ці хімічні зміни, хоча ймовірно, що це не стосується материнської зірки 3I.

Інші спостереження вказують на шлях

VLT не є єдиним телескопом, який зосередився на цьому блукаючому міжзоряному гостеві з іншої системи. Космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST) виявив подібні ізотопні співвідношення вуглецю в хмарі навколо ядра, а також підвищені кількості дейтерію (ізотопу водню). Вимірювання, зроблені VLT, JWST та іншими спостереженнями, можуть точно вказати, де в диску зірки він сформувався: десь у зовнішньому диску, подібно до регіону, де формувалися комети в нашій Сонячній системі. Однак ці різні хімічні співвідношення в цій кометі підказують дослідникам, що материнська зірка 3I вже була старою та бідною на метали.

Більше відкриттів попереду

3I не є єдиною міжзоряною кометою, яка проноситься через нашу систему. Однією з них була 1I/'Оумуамуа, вперше помічена у 2017 році. Інша — 2I/Борисов, яка була вперше зафіксована у 2019 році. На жаль, газ не було виявлено навколо 'Оумуамуа, а Борисов був досить тьмяним, що ускладнило його вивчення. Отже, 3I є першою дійсно хорошою можливістю для астрономів вивчити комету, яка сформувалася в регіоні, подібному до нашого поясу Койпера та Хмари Оорта в Сонячній системі. Нещодавні вимірювання не лише дозволяють науковцям зрозуміти еволюцію та вік цієї комети, але також надають нові інструменти для використання, коли наступний міжзоряний гість пройде через Сонячну систему.