Sao chổi liên sao 3I/ATLAS đối mặt nguy cơ tan rã khi đến gần Mặt trời

Sao chổi 3I/ATLAS, vật thể liên sao thứ ba được xác nhận đi vào Hệ Mặt trời, cho thấy các dấu hiệu ngày càng mất ổn định về cấu trúc khi nó đến gần Mặt trời. Được phát hiện vào năm 2023 bởi dự án ATLAS (Hệ thống cảnh báo cuối cùng về tác động của tiểu hành tinh lên mặt đất), thiên thể này đi theo quỹ đạo hyperbol chứng tỏ nguồn gốc của nó trong một hệ sao khác. Các nhà thiên văn học từ khắp nơi trên thế giới theo dõi mọi chuyển động của vật thể, vì khả năng phân mảnh của nó có thể tiết lộ những vật liệu chưa được chạm tới từ lõi của nó, cung cấp dữ liệu chưa từng có về tính chất hóa học của hệ thống quê hương của nó.

Cấu trúc của 3I/ATLAS không thể chịu được nhiệt độ cực cao và lực hấp dẫn trong hệ thống của chúng ta. Sau khi đi qua điểm cận nhật, sao chổi sẽ tiếp tục hành trình xuyên qua không gian giữa các vì sao và không bao giờ quay trở lại. Cộng đồng khoa học nhận ra rằng sự kiện này là cơ hội duy nhất để nghiên cứu thành phần của các vật thể được hình thành xung quanh các ngôi sao khác.

Hành trình hàng tỷ năm xuyên qua không gian giữa các vì sao

3I/ATLAS đã du hành hàng triệu, có lẽ hàng tỷ năm, xuyên qua không gian rộng lớn giữa các ngôi sao trước khi đi vào phạm vi bên ngoài của Hệ Mặt trời. Tốc độ và góc đi vào của nó không tương thích với bất kỳ vật thể nào có nguồn gốc từ Vành đai Kuiper hoặc Đám mây Oort, hai khu dự trữ sao chổi chính trong hệ thống của chúng ta. Những yếu tố này xác nhận rằng anh ta là một sứ giả thực sự từ một khu vực vũ trụ xa xôi và chưa được biết đến.

Không giống như các sao chổi cục bộ đi theo quỹ đạo hình elip và có thể dự đoán được quanh Mặt trời, 3I/ATLAS chỉ đi ngang qua. Quỹ đạo mở của nó là bằng chứng về động năng cao của nó, có thể có được nhờ bị đẩy ra khỏi hệ sao quê hương của nó. Nghiên cứu đường đi và tốc độ của nó giúp các nhà thiên văn học tinh chỉnh các mô hình về cách các hệ hành tinh tương tác và đẩy vật chất vào thiên hà.

Hệ thống sưởi bằng năng lượng mặt trời làm tăng tốc độ hư hỏng của lõi

Khi 3I/ATLAS đến gần Mặt trời, bức xạ mặt trời làm nóng bề mặt của nó một cách mạnh mẽ. Sự gia nhiệt này gây ra sự thăng hoa của các chất dễ bay hơi, chẳng hạn như carbon dioxide và nước, chuyển trực tiếp từ trạng thái rắn sang trạng thái khí. Quá trình này tạo ra tình trạng hôn mê, bầu không khí phát sáng xung quanh hạt nhân và cái đuôi đặc trưng của nó.

Sự giải phóng khí không xảy ra đồng đều. Những dòng tia mạnh mẽ, không đều xuất hiện từ các vết nứt và điểm yếu trên bề mặt lõi. Hoạt động này tác dụng lực đáng kể lên cấu trúc của sao chổi, hoạt động giống như những tên lửa nhỏ làm thay đổi chuyển động quay của nó và làm tăng ứng suất cơ học lên thành phần của nó. Các đài quan sát đã phát hiện thấy sự gia tăng tốc độ thoát khí và sự xuất hiện của các vết nứt mới, những dấu hiệu rõ ràng cho thấy tính toàn vẹn của cấu trúc đang xuống cấp nhanh chóng.

• Bức xạ mặt trời cường độ cao gây ra sự thăng hoa của băng dễ bay hơi.
• Các tia khí tạo ra lực làm tăng ứng suất cơ học.
• Lực thủy triều hấp dẫn từ Mặt trời đẩy sao chổi đến giới hạn kháng cự.
• Các đài quan sát phát hiện sự gia tăng dần dần trong hoạt động và các vết nứt mới trong nhân.

Mạng lưới kính thiên văn toàn cầu thực hiện giám sát liên tục

Giám sát 3I/ATLAS là nỗ lực hợp tác quốc tế có sự tham gia của một số đài quan sát mạnh nhất trên hành tinh. Các kính thiên văn đặt ở những vị trí chiến lược như Hawaii và sa mạc Atacama ở Chile thực hiện việc quan sát hàng ngày. Những thiết bị này chụp ảnh có độ phân giải cao và thực hiện phân tích quang phổ, phá vỡ ánh sáng phản chiếu của sao chổi để xác định thành phần hóa học của nó.

Các kính viễn vọng không gian như Hubble và James Webb cũng đã hướng vào sao chổi. Khả năng của nó cho phép nó quan sát vật thể ở các bước sóng bị chặn bởi bầu khí quyển Trái đất, cung cấp dữ liệu bổ sung cần thiết để hiểu sự phát thải khí và sự phát triển của các vết nứt. Các cơ quan không gian như NASA và Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) tập trung và phân tích dữ liệu thu thập được, chia sẻ thông tin gần như theo thời gian thực giữa các nhóm nghiên cứu.

Thành phần hóa học tiết lộ nguồn gốc xa xôi và kỳ lạ

Phân tích quang phổ của trạng thái hôn mê 3I/ATLAS cho thấy thành phần hóa học hấp dẫn và khác biệt so với thành phần được tìm thấy trong các sao chổi trong Hệ Mặt trời. Mặc dù nó chứa các nguyên tố phổ biến như nước và bụi silicat, nhưng tỷ lệ của một số phân tử hữu cơ và hợp chất dễ bay hơi lại khác nhau đáng kể. Dấu hiệu hóa học này hoạt động như một “DNA vũ trụ”, cung cấp những manh mối có giá trị về điều kiện của đĩa tiền hành tinh nơi nó hình thành.

Sự hiện diện của các phân tử hữu cơ phức tạp làm dấy lên cuộc tranh luận về cách thức vận chuyển các khối cơ bản của sự sống giữa các hệ sao. So sánh với dữ liệu từ những khách truy cập trước đó, ‘Oumuamua (đá và không có hoạt động sao chổi) và 2I/Borisov (với hàm lượng carbon monoxide cao), làm nổi bật sự đa dạng của các vật thể nhỏ cư trú trong thiên hà. Mỗi vật thể giữa các vì sao mới bổ sung thêm một mảnh ghép vào câu đố về sự hình thành hành tinh, cho thấy rằng các quá trình hình thành Hệ Mặt trời của chúng ta có thể không phổ biến.

Sự phân mảnh có thể tiết lộ bí mật của lõi nguyên thủy

Điểm căng thẳng nhất đối với 3I/ATLAS sẽ là điểm cận nhật, cách tiếp cận tối đa của nó tới Mặt trời, được lên kế hoạch trong những tháng tới. Trong sự kiện này, sao chổi sẽ phải đối mặt với sự kết hợp cực độ giữa bức xạ và lực hấp dẫn. Các nhà khoa học dự đoán rằng sự tan rã toàn bộ hoặc một phần là kết quả rất có thể xảy ra. Nếu 3I/ATLAS phân mảnh, các mảnh vỡ của nó sẽ tạo thành một vệt bụi và băng dài tiếp tục đi theo quỹ đạo ban đầu của sao chổi ra khỏi Hệ Mặt trời.

Kịch bản này, mặc dù kịch tính, nhưng sẽ mang lại lợi ích cho khoa học vì nó sẽ làm lộ ra vật chất bên trong lõi, vốn vẫn đóng băng và không thay đổi kể từ khi hình thành. Việc phân tích những mảnh vỡ này sẽ cho phép thực hiện một nghiên cứu chưa từng có về thành phần bên trong của một vật thể ngoài hệ mặt trời. Nguy cơ mảnh vỡ nào chạm tới Trái đất thực tế là bằng không, xét đến khoảng cách và quỹ đạo của sao chổi. Hậu quả chính sẽ là lượng dữ liệu khoa học dồi dào được thu thập bằng kính thiên văn sẽ tiếp tục theo dõi đám mây mảnh vụn.