Новое исследование, проведённое под руководством Мичиганского университета, показало, что комета 3I/ATLAS, залетевшая в нашу Солнечную систему из глубин космоса, родилась в условиях, кардинально отличающихся от тех, что сформировали наш родной мир. Учёные обнаружили в ней аномально высокое содержание дейтерия — тяжёлого изотопа водорода. Результаты, опубликованные в престижном журнале Nature Astronomy, были получены при поддержке NASA, Национального научного фонда США и Чилийского национального агентства по исследованиям и разработкам.
«Наши наблюдения доказывают, что условия формирования нашей Солнечной системы были уникальными, и в других уголках галактики планетные системы эволюционировали иначе», — пояснил Луис Саласар Мансано, ведущий автор исследования из Мичиганского университета. Комета 3I/ATLAS стала лишь третьим подтверждённым межзвёздным гостем, обнаруженным астрономами, и теперь она раскрывает тайны своей далёкой родины.
В молекулах обычной воды (H₂O) два атома водорода состоят из одного протона, но существует и «тяжёлая» вода, где один из атомов заменён дейтерием, содержащим ещё и нейтрон. Содержание дейтерия, измеряемое отношением D/H, служит своего рода химическим отпечатком, указывающим на условия, в которых формировались небесные тела: чем дальше от звезды и холоднее была зона формирования, тем больше дейтерия могло сохраниться в водяном льду. Уровень такой воды в комете 3I/ATLAS оказался невероятно высоким. По словам исследователей, соотношение дейтерия к обычному водороду в ней оказалось примерно в 30 раз выше, чем в кометах нашей системы, и в 40 раз выше, чем в земных океанах.
Сравнивая эти показатели, учёные пришли к выводу, что 3I/ATLAS зародилась в гораздо более холодной области с низким уровнем радиации, чем среда, породившая планеты и кометы Солнечной системы. Это открытие бросает вызов представлениям о единообразии процессов звездообразования во Вселенной. Кроме того, сравнение D/H в земной воде с водой комет из разных регионов, например, из облака Оорта или пояса Койпера, помогает учёным выяснять, какие именно космические тела — ледяные астероиды, кометы или что-то иное — доставили воду на раннюю Землю.
Уникальные данные удалось получить благодаря раннему обнаружению кометы и последующим наблюдениям. Сначала исследователи заметили признаки газовых выбросов с помощью обсерватории MDM в Аризоне, а затем задействовали мощный телескоп ALMA в Чили. Этот массив из 66 антенн, расположенный в пустыне Атакама на высоте 5000 метров, работает в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах, где воздух исключительно сухой. Это позволяет «увидеть» слабые спектральные линии воды, которые блокируются водяным паром в атмосфере Земли и недоступны оптическим телескопам. Его чувствительные инструменты дали сверхвысокое угловое разрешение, чтобы отделить излучение от самого объекта от фоновых источников, и позволили впервые в истории отличить молекулы обычной воды от тяжёлой на межзвёздном объекте, а также зафиксировать угарный газ в газовой фазе.
До кометы 3I/ATLAS астрономы обнаружили лишь два подтверждённых межзвёздных объекта. Первым стал 1I/Оумуамуа (2017 год) — сигарообразное тело, которое не проявляло кометной активности и имело необычную траекторию, возможно, являясь фрагментом разрушенной планеты. Вторым — 2I/Борисов (2019 год), который, наоборот, вёл себя как классическая комета с комой и хвостом, но его химический состав, особенно обилие диоксида углерода, отличался от типичных комет Солнечной системы. 3I/ATLAS примечателен тем, что на нём впервые непосредственно зафиксировали воду и угарный газ в газовой фазе.
Учёные надеются, что с появлением более совершенных телескопов количество обнаруженных межзвёздных объектов возрастёт, а химический анализ каждого из них поможет понять разнообразие планетных систем в галактике. Однако астрономы предупреждают: для успеха необходимо сохранять тёмное и чистое ночное небо. «Мы должны заботиться о наших ночных небесах, чтобы не пропустить эти крошечные, слабые объекты», — подчеркнула соавтор исследования Тереза Панеке-Карреньо.
Источник: Interstellar comet 3I/ATLAS contains strange water never seen in our solar system