Межзвездная комета 3I/ATLAS обнаруживает происхождение из ледяной солнечной системы, показывают исследования

Новый детальный анализ межзвездной кометы 3I/ATLAS показал, что этот небесный объект произошел из планетной системы, значительно более холодной и химически отличной от нашей Солнечной системы. Астрономы использовали современные радиотелескопы, чтобы разгадать условия формирования этого редкого космического гостя, пересекшего нашу звездную среду. Полученные результаты открывают беспрецедентное окно в процессы формирования планет в других регионах Млечного Пути.

Недавние наблюдения, сделанные с помощью Большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки Атакамы (ALMA) в Чили, позволили исследователям измерить содержание дейтерия внутри кометы, что стало важной вехой в исследовании межзвездных объектов. Впервые этот изотоп водорода обнаружен в небесном теле, возникшем за пределами нашей звездной системы. Результаты предоставляют конкретные доказательства экстремальных условий первичной среды кометы, открывая новые возможности для понимания галактической истории.

Открытие и природа космического путешественника

Комета 3I/ATLAS привлекла внимание мирового научного сообщества, когда она была обнаружена в июле прошлого года на ее быстрой траектории через нашу Солнечную систему. Это всего лишь третий известный межзвездный объект, проходящий через эту часть Вселенной, что подчеркивает редкость и важность открытия. Межзвездные объекты — это фрагменты других звездных систем, которые были выброшены из мест своего происхождения и путешествуют через межзвездное пространство, неся с собой следы своих родительских систем. В декабре 3I/ATLAS начал свое путешествие за пределы Солнечной системы, продолжив путешествие по космосу.

Идентификация такого объекта, как 3I/ATLAS, является редким событием, поскольку эти небесные тела, как известно, трудно обнаружить из-за их скорости и темной природы. Тот факт, что его наблюдали и детально отслеживали, дает уникальную возможность изучить материалы, сформировавшиеся в условиях, сильно отличающихся от тех, которые присутствуют в питомнике нашего Солнца. Ее присутствие представляет собой настоящую «капсулу времени», содержащую ценную информацию об астрофизических процессах, которые сформировали другие звездные системы и, как следствие, саму галактику в разное время. Возможность изучения такого древнего и далекого тела необходима для совершенствования моделей формирования планет и звездной эволюции, консолидации понимания разнообразия миров, которые могут существовать во Вселенной.

Глубже погружаемся в композицию вместе с ALMA

Важные наблюдения были сделаны в ноябре, через несколько дней после того, как комета 3I/ATLAS достигла ближайшей точки к Солнцу, на расстоянии примерно 203 миллионов километров. Этот момент был идеальным, поскольку солнечное тепло сублимировало лед кометы, превратив его в газ, который можно было обнаружить специальными приборами. Для этой задачи исследователи использовали Большую миллиметровую/субмиллиметровую решетку Атакамы (ALMA), набор новейших радиотелескопов, расположенных в пустыне Атакама в Чили. Эта обсерватория известна своей способностью обнаруживать низкоэнергетические радиоволны, что является жизненно важной функцией для изучения объектов, близких к Солнцу.

Технология ALMA особенно хорошо подходит для этой цели, поскольку, в отличие от традиционных оптических телескопов или даже космического телескопа Джеймса Уэбба, которые работают в видимом или инфракрасном диапазоне света, радиотелескопы могут «смотреть» сквозь большие количества пыли и газа, а также наводить под углами, близкими к Солнцу, без повреждения их оптических компонентов сильным нагревом. Луис Эдуардо Салазар Мансано, аспирант астрономии Мичиганского университета и ведущий автор исследования, объясняет, что ALMA позволила измерить дейтерий внутри кометы. Вода, или H₂O, обычно состоит из двух атомов водорода (каждый с протоном) и одного атома кислорода. Дейтерированная вода, также известная как полутяжелая вода (HDO), содержит атомы водорода, которые содержат дополнительный нейтрон, что делает ее немного тяжелее. Обнаружение этого изотопа в межзвездной комете знаменует собой выдающееся достижение.

Беспрецедентное изобилие и ледяная система источников

Измерения ALMA выявили удивительное количество дейтерия в воде 3I/ATLAS. Данные показывают, что эта концентрация более чем в 40 раз превышает значение, обнаруженное в земных океанах, и более чем в 30 раз превышает количество, наблюдаемое в кометах в нашей Солнечной системе. Это существенное несоответствие указывает на условия формирования, кардинально отличающиеся от тех, которые преобладали при зарождении местных небесных тел. Высокая доля дейтерия служит надежным химическим признаком, который информирует об среде рождения кометы.

Обогащение дейтерием — это процесс, который обычно происходит, когда вода образуется в чрезвычайно холодных молекулярных облаках, расположенных в межзвездном пространстве. Эти облака являются рассадниками, в которых начинают развиваться новые звездные и планетные системы. По оценкам, температура в среде формирования 3I/ATLAS составляла менее 30 Кельвинов, что соответствует примерно -243,14 градусов Цельсия. Для контекста: это значение значительно ниже, чем температуры, которые, как полагают, существовали в нашей Солнечной системе на ранних стадиях ее формирования 4,5 миллиарда лет назад. Предыдущие исследования показали, что возраст межзвездной кометы может достигать 11 миллиардов лет, что делает ее значительно старше самого Солнца.

• Основные характеристики кометы 3I/ATLAS:

* Происхождение в планетной системе, отличной от нашей.
* Высокое содержание дейтерия (полутяжелая вода).
* Тренировки в чрезвычайно холодной среде, ниже -243 °C.
*Оценочный возраст до 11 миллиардов лет.
* Свидетельства формирования во внешних областях протопланетного диска.
* Обнаружение углекислого газа, но не обычной воды в изобилии.

Исследователи полагают, что вода, все еще находящаяся внутри кометы, вероятно, сформировалась задолго до ее родительской звезды. Сама 3I/ATLAS, в свою очередь, позже родилась из протопланетного диска газа и пыли, вращавшегося вокруг звезды, того же типа диска, из которого формируются планеты. Учитывая чувствительность химических реакций к высоким температурам, которые могут уменьшить количество дейтерия, группа ученых пришла к выводу, что 3I/ATLAS сформировался и провел большую часть своего существования во внешних областях этого протопланетного диска. Это расположение дальше от тепла звезды имело бы решающее значение для сохранения высокого содержания дейтерированной воды, которую радиотелескопы могли наблюдать и измерять.

Leia Tambem

Steins;Gate Re:Boot получит дату выхода для PS5 и PS4 в октябре

Хит 2022 года «Escape the Backrooms» появится на PS5 в PS Store по цене 12,99 долларов США.

«Лейкерс» меняют план относительно дуэта Дончича и Ирвинга; Совет директоров отдает приоритет Остину Ривзу и молодежи

Химические следы и первозданная среда

Соответствие новых открытий о дейтерии и предыдущих наблюдений, указавших на высокое содержание углекислого газа внутри межзвездной кометы, усиливает тезис о ее формировании в отдаленной и холодной среде. Обе характеристики – высокое содержание дейтерия и углекислого газа – соответствуют объекту, образовавшемуся во внешних частях протопланетного диска. Эти регионы, вдали от центральной звезды, остаются более холодными, что позволяет конденсировать летучие вещества и сохранять в больших количествах изотопы, такие как дейтерий, которые разрушались бы при более высоких температурах.

Наблюдения с помощью ALMA были сосредоточены на обнаружении газов, выделяемых кометой. Хотя исследователи ожидали обнаружить H₂O или обычную воду, в 3I/ATLAS она не была обнаружена на значительных уровнях. Мансано уточняет, что это означает не полное отсутствие обычной воды на комете, а скорее то, что ее количество было ниже чувствительности приборов, использованных во время наблюдений. Однако большим сюрпризом стало однозначное обнаружение дейтерированной воды HDO. «Мы были очень удивлены, когда поняли, что обнаружили дейтерированную воду, несмотря на то, что не обнаружили обычную воду, что сразу же сказало нам, что 3I/ATLAS был действительно необычным объектом», — говорит он. Это открытие подчеркнуло уникальную природу кометы, подчеркнув, что ее внутренний состав является прямым отражением ее необычайно ледяной среды формирования и ее уникальной истории эволюции.

Окно в ранний Млечный Путь

Анализ кометы 3I/ATLAS имеет глубокие последствия, выходящие далеко за рамки понимания отдельного межзвездного объекта. Луис Эдуардо Салазар Мансано подчеркивает, что «межзвездные объекты представляют собой капсулы времени, которые доставляют материал из среды, где формировались другие планетные системы». Таким образом, измерения дейтерия наконец позволяют ученым «открыть эти капсулы времени и заглянуть в физические условия, в которых возникли эти объекты». Эта перспектива жизненно важна, поскольку она дает прямое представление о составе и процессах, происходящих в других регионах галактики, которые недоступны другими способами.

Хотя маловероятно, что астрономы смогут определить, из какой именно планетной системы 3I/ATLAS происходит, богатство информации, которую она предоставляет, неоценимо. Эти объекты, поскольку они внегалактические и очень старые, могут раскрыть аспекты нашей Вселенной, которые в противном случае остались бы скрытыми и неизвестными. Доктор Теодор Карета, планетарный астроном и доцент кафедры астрофизики и планетарных наук в Университете Вилланова, изучавший 3I/ATLAS, но не принимавший непосредственного участия в этом исследовании, сравнивает присутствие дейтерия в комете с отпечатком пальца. Этот «отпечаток пальца» раскрывает основной состав, из которого родилась комета, предлагая подсказки о том, какой была наша галактика более 10 миллиардов лет назад, в то время, когда она была значительно менее богата металлами, чем сегодня. Эволюция галактики с течением времени и то, как это повлияло на формирование комет и, следовательно, планет, является одной из загадок, которые помогают разгадать эти космические путешественники.

Будущее наблюдений и поиск новых путешественников

Исследование 3I/ATLAS — это только начало новой эры в астрономии. Обсерватория Веры К. Рубин, также расположенная в Чили, опубликовала свои первые изображения в июне и, как ожидается, в ближайшем будущем обнаружит межзвездные объекты с гораздо более высокой частотой. Эта улучшенная способность обнаружения будет иметь решающее значение для Салазара Мансано и его коллег, поскольку позволит им определить, является ли 3I/ATLAS выбросом в своем необычайном изобилии дейтерированной воды или другие кометы межзвездного происхождения демонстрируют аналогичное обогащение. Сбор данных от нескольких межзвездных объектов позволит нам построить более полную картину разнообразия условий формирования планет по всему Млечному Пути.

«Очевидно, что мы видим лишь верхушку айсберга, когда дело доходит до изучения этих межзвездных комет», — говорит доктор Теодор Карета, подчеркивая начальный этап понимания научным сообществом этих небесных тел. Он отмечает, что научное мышление быстро развивается, поскольку исследователи учатся задавать новые вопросы и интерпретировать ответы, которые поначалу могут показаться запутанными. Возможность наблюдать эти межзвездные кометы как «отпечатки пальцев», раскрывающие состояние галактики в ее далеком прошлом, является мощным инструментом. По мере старения галактики типы комет, которые она сформировала, со временем изменились, а это, в свою очередь, означает, что изменились и типы планет, которые она может образовать. Именно эта историческая перспектива делает межзвездные кометы такими интересными; это не просто диковинки, а скорее ключи к расшифровке истории формирования планет по всему Млечному Пути, позволяющие нам оглянуться назад во времени и сделать вывод, похожи ли планеты «там» на те, что есть у нас дома.