星際彗星 3I/ATLAS 源自於一個化學和熱特性與我們不同的行星系統。天文學家使用位於阿塔卡馬沙漠的 ALMA 射電望遠鏡綜合體來分析天體經過過程中的成分。科學小組發現該物體內部有氘水。這是研究人員首次在來自我們恆星系統之外的訪客身上檢測到同位素。
這項發現為原始彗星的形成環境提供了具體數據。該物體最初於去年七月被發現，並高速穿越我們的宇宙鄰居。 12月，該天體開始了前往深空的退出路線。研究這些化學性質有助於了解銀河係其他區域的行星形成過程。
智利射電望遠鏡進行史無前例的同位素探測
主要觀測發生在 11 月，當時該物體最接近太陽。該天體距離中心恆星約2.03億公里。太陽熱量導致彗星結構中的冰昇華。這個過程將固體物質轉化為氣體，使儀器能夠捕捉智利土壤上的訊號。 ALMA擁有記錄低能量無線電波的技術能力。
在觀測靠近太陽的天體時，電波望遠鏡技術比傳統光學設備具有優勢。這些感測器能夠穿過濃密的氣體和灰塵雲，而不會被高溫損壞。密西根大學研究員路易斯愛德華多薩拉查曼薩諾 (Luis Eduardo Salazar Manzano) 領導了這項量化氘的研究。普通水有兩個簡單的氫原子和一個氧原子。氘代變異體含有一個額外的中子，這使得它更重。
極端條件且比太陽還要古老
在智利捕獲的數據顯示，氘濃度遠高於已知標準。 3I/ATLAS 水中的同位素含量比地球海洋中記錄的含量高出 40 倍。這個數字也比我們附近形成的彗星的平均值高出 30 倍。這種化學差異表明該物體是在極低溫的環境中出現的。
氘富集發生在星際空間分子雲中水的形成過程。科學家估計這顆彗星的原始環境溫度低於 30 開爾文。該值相當於攝氏-243度左右。 45 億年前，我們恆星系統的原始氣候相當溫暖。先前的研究計算出，這位宇宙訪客的年齡可能長達 110 億歲。
- 這顆彗星是在一個獨特的行星系統中形成的。
- 該結構含有高濃度的半重水。
- 原始環境記錄溫度低於攝氏-243度。
- 天體的年齡達到110億年。
- 物體誕生於原行星盤的外緣。
太空岩石內部保存的水甚至在其主恆星出現之前就形成了。這個天體是由氣體和塵埃組成的旋轉盤合併而成的。破壞氘的化學反應發生在較溫暖的地區。研究小組得出的結論是，該物體的大部分存在時間都在該圓盤的外圍區域。與恆星熱量的距離保證了同位素的維持。
化學成分揭示了遙遠的圓盤形成
高濃度的氘與先前的測量結果一致，顯示彗星中存在大量二氧化碳。這兩種化學特徵的結合強化了形成於偏遠地區的假說。原行星盤的外部保持著太空中揮發性物質凝結所需的極冷狀態。快速冷凍可防止在較高溫度下損失的重同位素的降解。這些元素的保存為科學家提供了古代星系中物質分佈的地圖。
天文台的儀器在物體穿過我們的系統期間尋找普通水的跡象。感測器沒有記錄到釋放的氣體雲中存在大量水。研究員曼薩諾解釋說，這種物質可能存在於岩石結構中，但含量低於任務中使用的設備的檢測極限。氘化水的獨特鑑定在天文學界之前證實了該天體的非典型性質。該材料的功能是直接記錄其誕生的冰川條件及其在真空中的軌跡。
新科技擴大了對天體的搜尋範圍
對河外碎片的分析提供了有關銀河系難以到達區域的資訊。星際物體從數十億年前其他行星形成的確切位置運送完整的物質。維拉諾瓦大學的天文學家西奧多·卡雷塔將氘的存在與不變的化學指紋進行了比較。此標記揭示了重金屬濃度相當低時銀河系的狀態。銀河演化改變了可用於創建新恆星系統的材料類型。
地面天文台的技術進步應該會提高未來幾年新宇宙訪客的探測率。同樣位於智利境內的維拉·C·魯賓天文台 (Vera C. Rubin Observatory) 於 6 月開始使用最先進的設備捕捉影像。新的結構將使科學家能夠了解 3I/ATLAS 的組成是否代表了常見模式或罕見的例外。繪製多個天體地圖將有助於追蹤已知宇宙中行星演化的詳細歷史。資料交叉將定義遙遠世界和地球形成之間的結構相似性。