詹姆斯·韦伯太空望远镜首次对源自我们行星系统之外的天体上的甲烷进行了直接探测。观测目标是星际彗星3I/ATLAS。北美航天局证实，当该物体远离太阳时，存在挥发性气体。该记录标志着理解遥远恒星系统化学的突破。
测量是在去年 12 月份进行的。该设备捕获中红外光谱中的化学特征。彗星已经经过了最接近中心恒星的点。这一发现为银河系其他区域的形成过程提供了线索。专家认为这一发现是现代天文学的里程碑。
变暖动力学揭示了冰核中隐藏的气体
甲烷在科学家记录的排放中出现较晚。这种化合物具有高挥发性。受热时极易升华。在这个特定阶段的检测表明存在复杂的内部结构。这些气体仍然受到冰和尘埃核心深层的保护。
太阳辐射需要穿透表面才能释放被捕获的物质。穿过近日点的强烈热量到达天体的内部区域。研究人员从两个不同的距离监测这一现象。第一次数据收集是在距太阳约 3.29 亿公里的地方进行的。第二次测量发生在 3.79 亿公里之外。
观测的具体日期为12月15日和16日，随后的后续观测日期为同月27日。逐渐撤退降低了物体的表面温度。甲烷的延迟释放让天体物理学家团队感到惊讶。彗星在接近太阳的初始阶段往往会失去最易挥发的化合物。 3I/ATLAS 的行为挑战了传统模型。
彗星的物理结构就像一个时间胶囊。它们保存了形成行星系统的原始成分。核心含有水冰、一氧化碳、二氧化碳和微量有机化合物的混合物。外壳起到隔热层的作用。打破这个屏障就会暴露里面存储的元素。
化学成分将游客与太阳系中的天体区分开来
甲烷和水的比例引起了参与这项研究的专家的注意。二氧化碳的体积也超出了已知标准。与水蒸气相比，彗星 3I/ATLAS 释放出大量二氧化碳。先前的观察已经表明了这一特征。新的分析明确证实了这一趋势。
即使在远离阶段，该物体仍保持大量气体产生。这种丰富程度表明了一个完全不同的形成环境。访客的化学反应并不遵循当地彗星的主导规则。在我们系统末端诞生的天体具有不同的特征。
- 只有在太阳热去除表面层后才出现甲烷。
- 二氧化碳的含量远远超过当地彗星的水平。
- 水蒸气遍布天体彗发的广阔区域。
- 排放证实了撤退路线上持续的波动性活动。
- 空间分布将二氧化碳集中在靠近中央核心的地方。
围绕原子核的气体和尘埃云称为彗发。二氧化碳似乎更集中在这个中心区域。甲烷也仍然靠近质心。反过来，水蒸气会扩散到更大的区域。太空真空中的流体动力学提供了有关材料密度的数据。
MIRI 仪器绘制了排放的空间分布图
任务的成功取决于空间观测站的技术。 MIRI 仪器的中分辨率光谱仪以前所未有的精度分解红外光。该工具同时测量多种气体。天空中观察到的每个点都会生成完整的信息谱。这种技术能力可以对化合物进行详细的绘图。
科学家们确定了每种元素的清晰光谱线。水、二氧化碳和甲烷在图表上留下了明显的特征。该设备还检测到排放物中存在镍。研究成果正式发表在科学期刊《天体物理学杂志快报》上。学术界现在对原始数据进行分析。
3I/ATLAS 的总体活性显示两个观察窗口之间有所下降。 12月底天然气总产量大幅下降。水蒸气的减少幅度最大。这种行为模式遵循彗星物理学的逻辑。太阳热量的减少导致蒸发的冰减少。
在活动下降期间，甲烷和二氧化碳保持稳定的相对比例。水不再更快地释放，因为它的挥发性较小。这颗彗星继续活跃，但速度明显减慢。连续监测需要对望远镜的传感器进行微调。目标的速度需要精确跟踪。
退出轨迹关闭了前所未有的观察窗口
3I/ATLAS 的化学成分表明它是在富含挥发性物质的区域形成的。高碳含量表明其母恒星系统的特定条件。该物体充当完整的星际信使。它保存来自距地球极远环境的原材料。天文学获得了一个新的比较数据库。
迄今为止，科学仅统计了三次已确认的星际访问。由于时间窗口较短，检测到的前两个天体允许更有限的数据收集。当时可用的技术限制了化学和结构分析的深度。詹姆斯·韦伯望远镜战略性地部署在太空中，开创了观察这些罕见天文现象的新时代。其镜子的灵敏度可以捕获地面天文台看不见的红外光子。
3I/ATLAS 彗星继续沿着双曲线轨道向深空运行。太阳的引力在其经过过程中改变了它的路径，但物体的速度超过了我们系统的吸引力。它将越过太阳影响区域的界限并且不会返回。近日点之后进行的观测保证了原子核最内部物质的明确记录。
世界各地的研究人员将使用这些信息宝库数十年。未来的研究将集中于将这些测量结果与新星际访客的测量结果进行比较。甲烷的检测为寻找宇宙中的化合物建立了一个新参数。该任务展示了目前研究快速移动天体成分的能力。
