Телескоп Джеймса Уэбба впервые получил детальный химический отпечаток межзвездной кометы. Анализ состава объекта 3I/ATLAS, проведенный с помощью инфракрасного спектрометра, позволил ученым обнаружить вещества, которые ранее не встречались на таких телах, и сравнить их с составом комет нашей Солнечной системы. Результаты исследования опубликованы в журнале Astrophysical Journal Letters, и они ставят перед астрономами новые вопросы о формировании межзвездных объектов.

 

Первое обнаружение метана на межзвездном объекте

Ученым удалось впервые напрямую идентифицировать метан в составе межзвездного посетителя. Это вещество относится к категории крайне летучих: оно моментально переходит из твердого состояния в газообразное при нагревании. Тот факт, что метан был обнаружен только после того, как комета миновала ближайшую к Солнцу точку своей орбиты, говорит о том, что он был скрыт глубоко под поверхностью.

По мнению исследовательской группы, верхние слои кометы acted as a shield for the methane ice until solar heating penetrated deeper into the icy interior. Соотношение количества метана и воды тоже стало сюрпризом: оно гораздо выше, чем у большинства комет, прилетающих к нам из окрестностей Солнца. Подобные характеристики ранее наблюдались лишь у небольшого числа известных объектов.

 

Повышенное содержание углекислого газа в составе 3I/ATLAS

Наблюдения подтвердили еще одну необычную особенность кометы. Она выделяет аномально большое количество углекислого газа по сравнению с водой — показатели намного превышают средние значения для комет Солнечной системы. Вместе данные о метане и углекислом газе указывают на то, что история формирования 3I/ATLAS существенно отличается от истории большинства комет, возникших вокруг нашего светила.

Полученные результаты позволяют предположить, что комета сформировалась в совершенно ином химическом окружении, прежде чем отправиться в путешествие через межзвездное пространство. Это делает ее уникальным источником информации о процессах, происходящих в других планетных системах.

 

Как меняется активность кометы при удалении от Солнца

Телескоп Уэбба также отследил, как менялась активность кометы по мере ее удаления от центрального светила. Ученые зафиксировали резкое снижение выделения газов, причем самое сильное падение показала вода. Такое поведение вполне ожидаемо: чем меньше солнечной энергии получает комета, тем ниже ее температура, и тем меньше льда испаряется с поверхности и приповерхностных слоев.

Вода менее летуча, чем метан или углекислый газ, поэтому ее выделение прекращается гораздо быстрее по мере остывания кометы. На это влияет несколько факторов:

• уменьшение количества тепла, поступающего от Солнца, по мере удаления объекта;
• снижение интенсивности испарения всех видов льда с внешних слоев ядра;
• более быстрое прекращение выделения водяного пара по сравнению с более летучими соединениями.

 

Как телескоп Уэбба определил химический состав кометы

Для проведения измерений использовался спектрометр среднего разрешения инструмента MIRI, установленного на телескопе Уэбба. Этот прибор разделяет инфракрасное излучение на отдельные длины волн, по которым можно точно определить, какие именно газы присутствуют вокруг кометы. Спектрометр также работает как интегральное полевое устройство, что позволяет получать спектр в каждой точке небольшого участка неба.

Благодаря этой возможности исследовательской группе удалось не только идентифицировать газы вокруг ядра кометы, но и составить карту их распределения вокруг объекта. Процесс измерения включал в себя следующие этапы:

1. проведение двух серий наблюдений после прохождения кометой перигелия;
2. разделение инфракрасного света, отраженного от газового облака кометы, на спектральные линии;
3. анализ полученных данных для определения химического состава и построения карты распределения веществ.

 

Что говорит состав 3I/ATLAS о его происхождении

Необычное соотношение летучих веществ в составе 3I/ATLAS — метана, углекислого газа и воды — заставляет по-новому взглянуть на условия формирования межзвездных комет. У большинства комет нашей Солнечной системы соотношение этих веществ примерно одинаковое, что связано с условиями в протопланетном диске, из которого они образовались.

Высокое содержание углекислого газа и метана у 3I/ATLAS говорит о том, что она сформировалась в районе своей родительской звезды, где было гораздо холоднее или где химический состав вещества отличался от солнечного. Возможно, комета возникла в системе, где центральная звезда была меньше или холоднее нашего Солнца, либо в более удаленных от звезды областях, чем те, где формировались наши кометы.

Обнаружение метана на межзвездном объекте также имеет важное значение для поиска органики в космосе. Метан — простейший углеводород, и его присутствие на 3I/ATLAS говорит о том, что в других планетных системах условия для образования органических соединений могут быть даже более благоприятными, чем в нашей.

Исследование состава межзвездной кометы 3I/ATLAS стало возможным благодаря уникальным возможностям телескопа Уэбба, который позволяет изучать такие объекты в деталях, недоступных ранее. Полученные данные помогут ученым лучше понять, как формируются планетные системы в нашей Галактике, и какие вещества могут переноситься между ними на межзвездных телах. Каждая новая находка в этой области приближает нас к ответу на вопрос о распространенности органических соединений и потенциальной обитаемости других миров.