ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、太陽系を通過する天体の正体に関する重要なデータを提供しました。研究者らは、彗星 3I/アトラスが、これまで地球上の科学者によって監視されてきた他の岩石や氷の天体とはまったく異なる化学的特徴を持っていることを特定しました。新たに捕らえられた情報は、このエキゾチックな訪問者が宇宙の若い頃に宇宙の奥深くで生まれたことを示しています。
正式には星間天体として分類されていますが、この天体は私たちの近隣の恒星に属していません。これは、1I/オウムアムアおよび2I/ボリソフの歴史的文章に続く、科学によってカタログ化されたこのカテゴリの 3 番目の断片を表します。最初の検出は約12か月前、銀河の力学を支配する重力に引き寄せられて凍った岩石が太陽系の内部を横切ったときに発生した。
赤外線装置を使用した詳細な化学物質の読み取り
この旅行者の解剖学的構造を理解するために、天文学者は、ジェームズ ウェッブに取り付けられた非常に高精度の機器である近赤外線分光器を使用しました。この技術は、彗星の氷が昇華プロセスを経る際に分子が残した指紋を読み取ることができる。太陽の熱に近づくと固体物質が瞬時に蒸発し、コマとして知られる輝くガスと塵の雲が形成されます。
このような性質の天体は自ら光を発せず、太陽放射を反射する大きな鏡として機能します。この加熱中に、構造内に存在する揮発性化合物が反応して蛍光効果を生成します。それぞれの化学物質は特定の波長を発し、地球周回軌道上のセンサーが岩石の核を構成するものを正確に解読できるようにします。
分光技術は、この捕らえた光をいくつかのバンドに分割し、虹の色を分けるプリズムと同じように機能します。これらの光データを相互参照することで、研究者は物体の物理的構成の完全なマップを得ることができ、宇宙物品が通過した正確な位置に物理的プローブを送信する必要がなくなります。
岩石構造中のガスと金属の異常な割合
この光学スキャンから生成されたレポートには、原始的な要素が複雑に混在していることが示されました。これらの物質の多くは私たちの太陽を周回する彗星の中に存在しますが、3I/Atlas に含まれる各物質の量は、現代の天文学で知られている標準から完全に逸脱しています。
マッピングでは、ほとんど検出できないレベルのアンモニアとははっきりと対照的に、非常に高濃度の二酸化炭素が特定されました。この化学的矛盾により、訪問者は科学的異常者として孤立しており、宇宙バブルの外での惑星形成プロセスを理解するには新しいアプローチが必要です。スペクトル分析により、物体のガス雲にいくつかの成分が存在することが確認されました。
- 太陽熱により継続的に昇華状態にある水。
- 二酸化炭素濃度は地域の平均を大幅に上回っています。
- 氷床に閉じ込められた一酸化炭素とメタン。
- 微量のシアン化物および硫化物ベースの化合物。
- 鉄やニッケルなどの重金属を含まない原子。
重い同位体は氷点下の誕生を示す
Nature 誌に掲載された科学論文では、噴出物質に存在する水と炭素の原子の変化に焦点を当てて研究を深めました。専門家は、通常の水素と比較して、水素のより重いバージョンである重水素の割合を測定しました。その結果、その割合は約 1% であり、局地的な天体と比較すると巨大な数字でした。
この豊富な重水素は、間違いのない歴史的な温度計として機能します。このような高濃度の同位体は、温度計が摂氏マイナス 243 度を示す極寒の環境でのみ形成されます。これらの極寒の星の苗床では、通常の水素は、宇宙の塵を取り囲む薄い氷の層の中で、より重い水素に置き換えられてしまいます。
数千年が進むにつれて、これらの微細な粒子の凍った塵が衝突し、融合し始めます。このような過酷な温度条件下で継続的に物質が蓄積すると、最終的に彗星の核が形成され、その系の形成時に親星を取り囲んでいたガスと塵の円盤の元の化学的性質が保存されます。
時間マーカーは天の川の始まりを示します
研究チームは、水に加えて、炭素 12 と炭素 13 として知られる 2 つの特定の炭素同位体間の関係を評価しました。 3I/Atlas は、私たちの惑星系の範囲内でこれまでに達成されたどの記録よりもはるかに高い炭素 12 排出率を示しました。この特定のデータは宇宙の生物時計として機能し、誤った岩石の正確な年齢を明らかにします。
宇宙を照らした最初の世代の星は、大量の炭素 12 を生成しました。これらの星が消滅し、新しい星が誕生するにつれて、この同位体の割合は徐々に減少しました。宇宙の誕生年齢が約 138 億年であることを考えると、この彗星で見つかった高い割合は、この彗星が 120 億年前、天の川銀河の混沌とした構築段階に形成されたことを示しています。
岩石の移動速度に基づくこれまでの計算では、最小年齢が70億年であることがすでに示唆されていた。新しい化学データの交差により疑いが解消され、その物体が銀河の原始時代からの無傷の化石であることが確認されました。この彗星の形成に重力を与えた星はおそらく燃料が尽きて数十億年前に消滅し、3I/アトラスは暗い宇宙をさまようことになった。
宇宙監視インフラの拡充
この古代の遺物の通過は、私たちの星系の限界に対する監視を強化する必要性を強化します。新しい観測ツールの開発は、恒星間を移動する天体の検出に革命をもたらすと期待されています。アメリカの宇宙機関によって設計された NEO Surveyor 宇宙望遠鏡は、今後 10 年間にわたって深空マッピングのこの新しい段階をリードすることになります。
地球上では、チリの山中にあるベラ C. ルービン天文台が、前例のない解像度のカメラを備えた運用を開始する予定です。これら 2 つの技術プラットフォームを組み合わせることで、他の太陽系からの破片を識別する能力が飛躍的に向上し、長年にわたる銀河の化学的および物理的進化の堅牢なカタログが構築されます。
