智利射电望远镜在 110 亿年前的彗星 3I/ATLAS 上探测到前所未有的重水

星际彗星 3I/ATLAS 源自一个化学和热特性与我们不同的行星系统。天文学家使用位于阿塔卡马沙漠的 ALMA 射电望远镜综合体来分析天体经过过程中的成分。科学小组发现该物体内部存在氘水。这是研究人员首次在来自我们恒星系统之外的访客身上检测到同位素。

这一发现为原始彗星的形成环境提供了具体数据。该物体最初于去年七月被发现，并高速穿过我们的宇宙邻居。 12月，该天体开始了前往深空的退出路线。研究这些化学性质有助于了解银河系其他区域的行星形成过程。

智利射电望远镜进行史无前例的同位素探测

主要观测发生在 11 月，当时该物体最接近太阳。该天体距离中心恒星约2.03亿公里。太阳热量导致彗星结构中的冰升华。这个过程将固体物质转化为气体，使仪器能够捕获智利土壤上的信号。 ALMA拥有记录低能量无线电波的技术能力。

在观测靠近太阳的天体时，射电望远镜技术比传统光学设备具有优势。这些传感器能够穿过浓密的气体和灰尘云，而不会被高温损坏。密歇根大学研究员路易斯·爱德华多·萨拉查·曼萨诺 (Luis Eduardo Salazar Manzano) 领导了这项量化氘的研究。普通水有两个简单的氢原子和一个氧原子。氘代变体含有一个额外的中子，这使得它更重。

极端条件且比太阳还要古老

在智利捕获的数据显示，氘浓度远高于已知标准。 3I/ATLAS 水中的同位素含量比地球海洋中记录的含量高出 40 倍。这个数字也比我们附近形成的彗星的平均值高出 30 倍。这种化学差异表明该物体是在极低温度的环境中出现的。

氘富集发生在星际空间分子云中水的形成过程中。科学家估计这颗彗星的原始环境温度低于 30 开尔文。该值相当于-243摄氏度左右。 45 亿年前，我们恒星系统的原始气候相当温暖。此前的研究计算出，这位宇宙访客的年龄可能长达 110 亿岁。

• 这颗彗星是在一个独特的行星系统中形成的。
• 该结构含有高浓度的半重水。
• 原始环境记录温度低于-243摄氏度。
• 天体的年龄达到110亿年。
• 该物体诞生于原行星盘的外边缘。

太空岩石内部保存的水甚至在其主恒星出现之前就形成了。这个天体是由气体和尘埃组成的旋转盘合并而成的。破坏氘的化学反应发生在较温暖的地区。研究小组得出的结论是，该物体的大部分存在时间都在该圆盘的外围区域。与恒星热量的距离保证了同位素的维持。

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化学成分揭示了遥远的圆盘形成

高浓度的氘与之前的测量结果一致，显示彗星中存在大量二氧化碳。这两种化学特征的结合强化了形成于偏远地区的假说。原行星盘的外部保持着太空中挥发性物质凝结所需的极冷状态。快速冷冻可防止在较高温度下损失的重同位素的降解。这些元素的保存为科学家提供了古代星系中物质分布的地图。

天文台的仪器在物体穿过我们的系统期间寻找普通水的迹象。传感器没有记录到释放的气体云中存在大量水。研究员曼萨诺解释说，这种物质可能存在于岩石结构中，但含量低于任务中使用的设备的检测限。氘化水的独特鉴定在天文学界之前证实了该天体的非典型性质。该材料的功能是直接记录其诞生的冰川条件及其在真空中的轨迹。

新技术扩大了对天体的搜索范围

对河外碎片的分析提供了有关银河系难以到达区域的信息。星际物体从数十亿年前其他行星形成的确切位置运输完整的物质。维拉诺瓦大学的天文学家西奥多·卡雷塔将氘的存在与不变的化学指纹进行了比较。该标记揭示了重金属浓度相当低时银河系的状态。银河演化改变了可用于创建新恒星系统的材料类型。

地面天文台的技术进步应该会提高未来几年新宇宙访客的探测率。同样位于智利境内的维拉·C·鲁宾天文台 (Vera C. Rubin Observatory) 于 6 月开始使用最先进的设备捕捉图像。新的结构将使科学家们能够了解 3I/ATLAS 的组成是否代表了常见模式或罕见的例外。绘制多个天体地图将有助于追踪已知宇宙中行星演化的详细历史。数据交叉将定义遥远世界和地球形成之间的结构相似性。