Kometa międzygwiazdowa 3I/ATLAS uchwycona przez instrument GMOS na teleskopie Gemini North na Hawajach. Widoczna jest koma – obłok gazu i pyłu otaczający jądro komety; w kadrze znalazła się też słabo widoczna asteroida z pasa głównego (prawy dolny róg). To dopiero trzeci potwierdzony obiekt międzygwiazdowy w Układzie Słonecznym.
Fot. International Gemini Observatory/NSF NOIRLab/AURA/B. Bolin; oprac. J. Miller, M. Rodriguez, T.A. Rector, M. Zamani (CC BY 4.0)
Niespełna rok temu astronomowie odkryli kometę 3I/ATLAS. Choć wciąż nie jest jasne, skąd dokładnie pochodzi, badania Uniwersytetu Michigan przyniosły nowe wskazówki dotyczące miejsca jej narodzin. Na razie pewne jest jedynie, że jest ono znacznie chłodniejsze niż środowisko, w którym powstał Układ Słoneczny
Nowe ustalenia opierają się na obserwacji, że 3I/ATLAS jest wyjątkowo bogata w specyficzny rodzaj wody zawierającej deuter. Badanie zespołu, opublikowane w czasopiśmie „Nature Astronomy”, było możliwe m.in. dzięki wsparciu NASA, amerykańskiej National Science Foundation oraz chilijskiej Narodowej Agencji Badań i Rozwoju.
„Nasze nowe obserwacje pokazują, że warunki, w których powstał nasz Układ Słoneczny, znacząco różnią się od tych, w jakich ewoluowały systemy planetarne w innych częściach naszej galaktyki” – mówi Luis Salazar Manzano, główny autor pracy i doktorant na Uniwersytecie Michigan.
Woda składa się z dwóch atomów wodoru i jednego atomu tlenu (H₂O). W typowych cząsteczkach wodoru jądro zawiera jeden proton. W wodzie z tej komety znaczna część cząsteczek zawiera jednak deuter – odmianę wodoru, która oprócz protonu ma także neutron. Takie „cięższe” formy wody występują również na Ziemi, ale w znacznie mniejszych ilościach niż w 3I/ATLAS.
„Stosunek deuteru do zwykłego wodoru w tej wodzie jest wyższy niż wszystko, co dotąd obserwowaliśmy w innych systemach planetarnych i kometach” – podkreślił Salazar Manzano. Według badaczy był on 30 razy wyższy niż w jakiejkolwiek komecie w naszym Układzie Słonecznym i 40 razy wyższy niż w wodzie oceanicznej na Ziemi.
Takie proporcje pozwalają odtworzyć warunki, w jakich powstały te obiekty, i porównać środowisko narodzin 3I/ATLAS z naszym Układem Słonecznym w okresie formowania planet i komet. Wyniki wskazują, że kometa pochodzi z regionu chłodniejszego i o niższym poziomie promieniowania. „To dowód, że warunki, które doprowadziły do powstania naszego Układu Słonecznego, nie są powszechne w kosmosie” – wyjaśnia Teresa Paneque-Carreño, współautorka badania i adiunktka astronomii na Uniwersytecie Michigan.
Przeprowadzenie takiego badania wymagało wielu sprzyjających okoliczności. Kluczowe było wczesne odkrycie komety, które umożliwiło dalsze obserwacje.
Dzięki temu Salazar Manzano i jego współpracownicy uzyskali dostęp do Obserwatorium MDM w Arizonie, gdzie zarejestrowano jedne z pierwszych oznak emisji gazu z komety. Następnie do zespołu dołączyła Paneque-Carreño, wnosząc doświadczenie w pracy z radioteleskopem ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) w Chile, co pozwoliło dokładniej zbadać skład chemiczny obiektu.
ALMA jest na tyle czuła, że potrafi wykryć subtelne różnice między zwykłą wodą a wodą zawierającą deuter. Dzięki temu naukowcy po raz pierwszy mogli przeprowadzić taką analizę dla obiektu międzygwiazdowego.
„Dostęp do tych instrumentów i współpraca zespołu były kluczowe” – powiedział Salazar Manzano. „Byliśmy częścią grupy o bardzo szerokich kompetencjach, które się uzupełniały, co pozwoliło nam zinterpretować te dane”.
Badanie pokazuje także, że podobne analizy będzie można prowadzić w przyszłości dla kolejnych obiektów międzygwiazdowych, aby lepiej zrozumieć procesy zachodzące w układach planetarnych poza naszym.
Choć 3I/ATLAS jest dopiero trzecim znanym obiektem międzygwiazdowym, ale ich liczba prawdopodobnie będzie rosła wraz z rozwojem nowych obserwatoriów.
Źródło:
EurekAlert, The interstellar comet 3I/ATLAS was born somewhere much different from our solar system, dostęp: https://www.eurekalert.org/news-releases/1125362