Інноваційний аналіз, результат дослідження, проведеного вченими з Universidade Munique, представляє найдетальнішу на сьогодні оцінку маси інтригуючого міжзоряного об’єкта 3I/ATLAS. Результати вказують на величезну частку, яка не відповідає очікуванням і викликає глибокі питання про природу цих космічних відвідувачів.
Ця нова стаття, підписана Valentin Thoss, Andi Burkert і
Дослідження показало, що маса 3I/ATLAS досягає порядку одного мільярда метричних тонн. Este volume é, no mínimo, cem mil vezes superior à massa estimada do primeiro objeto interestelar conhecido, o 1I/`Oumuamua, que teve sua massa final calculada em aproximadamente 10⁷ quilogramas, assumindo uma origem natural.
Оцінка маси через ракетний ефект
Розуміння маси 3I/ATLAS базувалося на фундаментальному принципі фізики: рівнянні ракети. Модель Este пов’язує масу об’єкта, його негравітаційне прискорення та швидкість втрати маси викинутого матеріалу, помножену на швидкість викиду. Шляхом кількісного визначення спостережуваного прискорення та швидкості втрати маси, а також моделювання швидкості викинутих газів, вчені змогли зробити висновок про масу небесного тіла.
Щоб виконати це точне вимірювання, необхідно було врахувати параметр асиметрії відтоку, ζ, оцінений приблизно як 0,5. Коефіцієнт Este має вирішальне значення для визначення того, як викидається матеріал і який вплив це має на рух об’єкта, безпосередньо впливаючи на обчислення його маси та фізичних характеристик.
У ретельному дослідженні були використані всі доступні дані спостережень, включаючи еволюцію утворення газу та пилу, а також зміни яскравості 3I/ATLAS. Інформація про Essas була важливою для реконструкції поведінки об’єкта, коли він наближався до Sol, події, яка викликала значне виділення газів і помітне негравітаційне прискорення, надаючи підказки про його склад і структуру.
Сублімаційні моделі та розрахункові розміри
Дослідницька група поєднала різні моделі для швидкості втрати маси, зосередившись на сублімації води (H₂O) і вуглекислого газу (CO₂). Моделі Estes були основоположними для визначення негравітаційної сили та, отже, для оцінки маси та розміру 3I/ATLAS. Для уточнення оцінок також було застосовано консервативне обмеження розміру ядра, засноване на активній поверхні, необхідній для сублімації.
Коли втрата маси переважно зумовлена сублімацією CO₂, розрахунки показують, що діаметр ядра становить 0,84 кілометра, припускаючи щільність 0,5 грама на кубічний сантиметр і параметр ζ 0,5. Сценарій Este є статистично більш сприятливим, особливо якщо використовувати дані лише великих телескопів і міжпланетних космічних апаратів.
Сильна сублімація води, яка досягає 10 метричних тонн на секунду, була виключена, оскільки площа поверхні, необхідна для підтримки такої швидкості, була б несумісною із спостережуваним ефектом ракети. Більш помірна модель виробництва води, у свою чергу, вказала діаметр ядра 1,48 кілометра. У випадку Neste нижча щільність або вища швидкість виділення газу могла б узгодити оцінку розміру з нижніми межами даних Telescópio Espacial Hubble, які вказували на 2,6 (± 0,4) кілометра.
Розбіжності та активна фракція ядра
Для аналізу були використані три різні параметри для усунення невизначеностей: один зосереджений виключно на сублімації CO₂, а два включали внесок сублімації води, скоригований до найвищого (модель A) і найнижчого (модель B) показників виробництва. Тонка статистична перевага моделі CO₂ стала очевидною з більш високою точністю даних.
Розрахована маса 3I/ATLAS істотно відрізнялася між моделями. Para модель виключно CO₂, отримана маса була (M / ζ) = 0,3 × 10¹² кілограмів. Já із включенням сублімації води значення зросли до (M/ζ ) = 1,7 × 10¹² кілограмів (нижня межа, модель B) і (M/ζ) = 6,4 × 10¹² кілограмів (верхня межа, модель A).
Враховуючи щільність 0,5 грама на кубічний сантиметр і ζ = 0,5, розрахунковий діаметр 3I/ATLAS становить 0,84 кілометра для моделі CO₂ і між 1,48 і 2,3 кілометра для моделей сублімації води. Проте було накладено додаткове обмеження на розмір, враховуючи мінімальну площу поверхні, необхідну для підтримки спостережуваної сублімації.
Проблеми з узгодженням даних
Згідно з найбільш консервативними припущеннями, модель з високим рівнем вироблення води (Modelo A) показала сильну невідповідність, вимагаючи діаметра більше 3 кілометрів для ядра. Значення Este несумісне з максимальною оцінкою 2,3 кілометра, отриманою з негравітаційного прискорення, що призводить до його виключення. Модель B з нижчим водопостачанням показала помірну розбіжність, яку можна було пом’якшити меншою щільністю або вищою швидкістю викиду.
Ці результати показують, що сублімація води на поверхні 3I/ATLAS, ймовірно, не перевищує сублімацію вуглекислого газу. Para модель, яка враховує лише сублімацію CO₂, оцінки розміру ядра сумісні з негравітаційними прогнозами. Contudo, існувала б необхідність приблизно на порядок занизити темпи виробництва CO₂, щоб узгодити ці оцінки з даними з Hubble, які вказували на діаметр 2,6 (± 0,4) кілометра.
Якби сублімація води справді сприяла пропульсивному ефекту, ядро було б більшим. Щільність комети, нижча за звичайну, у поєднанні з високими швидкостями газу та колімацією потоку може збільшити розрахунковий діаметр до 2,2 кілометрів, усуваючи розбіжність між оцінкою Hubble і необхідною поверхнево-активною фракцією.
Наслідки для походження міжзоряних об’єктів
Незалежно від невизначеності, притаманної різним моделям, чітко випливає один висновок: 3I/ATLAS, безсумнівно, принаймні в сто тисяч разів масивніший за 1I/`Oumuamua. Розбіжність мас Esta на п’ять порядків величини має серйозні наслідки для нашого розуміння міжзоряних об’єктів.
Беручи до уваги статистику астероїдів і кометних ядер різного розміру в Sistema Solar, можна було б очікувати, що ми виявимо щонайменше сто тисяч об’єктів з масою 1I/`Oumuamua, перш ніж знайти єдиний міжзоряний об’єкт величиною 3I/ATLAS. Несподіване спостереження такого масивного об’єкта, як 3I/ATLAS, не відповідає ймовірності, заснованій на розподілі маси відомих небесних тіл.
Ця дивовижна розбіжність виявлення викликає фундаментальне питання: чи один або обидва з цих загадкових міжзоряних об’єктів не мають природного походження? Ця гіпотеза, хоча й досі залишається полем спекуляцій, вказує на можливість того, що 3I/ATLAS або `Oumuamua, або, можливо, обидва, можуть представляти щось за межами традиційних астрономічних утворень, стимулюючи нові напрямки досліджень в астрофізиці та пошуку позаземного життя.