В период своего сближения с Солнечной системой межзвёздная комета 3I/ATLAS, вероятно, испытала существенную потерю верхнего слоя своей структуры. Согласно недавним вычислениям, выполненным американскими астрономами, воздействие солнечного тепла привело к испарению от 1,7 до 5,2 метров вещества, состоящего из льдов. С учётом пыли, унесённой вместе с газом, глубина разрушения поверхности в некоторых моделях может достигать почти 27 метров. Это указывает на то, что нагрев Солнцем мог привести к обнажению внутренних слоёв кометы, которые содержат информацию о её формировании в другой планетной системе.

Исследователи провели анализ опубликованных данных наблюдений за 3I/ATLAS, впервые замеченной в июле 2025 года и являющейся третьим известным межзвёздным объектом, посетившим нашу Солнечную систему. Основная цель заключалась в оценке количества вещества, потерянного кометой при её приближении к Солнцу и последующем удалении от него.

При повышении температуры кометы, ледяные компоненты в её ядре переходят непосредственно в газообразное состояние, обходя жидкую фазу. Данный процесс известен как сублимация и обуславливает формирование комы – газопылевого облака, окружающего ядро. Благодаря данным, полученным с космических и наземных телескопов, удалось определить скорость испарения различных веществ, включая водяной пар, углекислый газ и угарный газ.

На основе проведённых наблюдений учёные разработали математическую модель, описывающую изменение массы кометы на протяжении её траектории. Полученные результаты свидетельствуют о том, что в процессе выделения газов комета 3I/ATLAS потеряла от 18,3 до 57,7 миллиарда килограммов вещества. Наибольший вклад в потерю массы внесли вода, углекислый газ и угарный газ, при этом их соотношение изменялось до и после достижения максимальной близости к Солнцу.

Для оценки масштаба повреждений поверхности учёные определили радиус ядра кометы как 1,3 километра и установили среднюю плотность равной 500 килограммов на кубический метр. При таких характеристиках, потери газа приводят к уменьшению радиуса на величину от 1,7 до 5,2 метров, что составляет примерно 0,13–0,40% от исходного размера. Согласно оценкам исследователей, комета потеряла около 0,4–1,25% своей первоначальной массы, исключая потери пыли.

Вместе с испаряющимися газами кометы выбрасывают в космическое пространство значительное количество твёрдых частиц. Если масса потерянной пыли сопоставима с массой газа, то рассчитанная глубина разрушения поверхности возрастает до 3,4–10,5 метра. В случае, если масса пыли превышает массу газа в четыре раза, глубина разрушения может достигать 8,6–26,7 метра.

Представленные значения зависят от исходных предположений относительно размеров кометы, плотности её ядра и объёма выброшенной пыли. Также предполагается равномерное уменьшение радиуса кометы, хотя на практике испарение вещества может происходить неравномерно, преимущественно в отдельных областях поверхности. Поэтому указанные цифры следует рассматривать как модельные оценки, а не как результаты непосредственного измерения толщины разрушенного слоя.

Ключевая значимость данного исследования заключается в потенциальной возможности изучения вещества, сохранившегося с момента образования кометы. До своего прибытия в Солнечную систему 3I/ATLAS на протяжении длительного времени перемещалась по межзвёздной среде, подвергаясь воздействию галактических космических лучей. Эти частицы высокой энергии способны изменять химический состав льдов, постепенно трансформируя вещества во внешних слоях ядра.

В предыдущей работе предполагалось, что космическое излучение могло изменить химический состав кометы 3I/ATLAS на глубину до 15–20 метров. Под воздействием частиц с высокой энергией угарный газ может преобразовываться в углекислый газ. Этот механизм рассматривается как одно из возможных объяснений аномально высокого содержания углекислого газа, зафиксированного в межзвёздном объекте.

Новые вычисления демонстрируют, что испарение газов недостаточно для полного удаления предполагаемого изменённого слоя вещества. Однако при существенных потерях пыли разрушение поверхности могло затронуть более глубокие слои ядра. В таком случае вещество, выделявшееся после сближения с Солнцем, могло происходить из областей, относительно мало подвергшихся воздействию космического излучения.

В настоящее время невозможно однозначно подтвердить это предположение. Различия в химическом составе наблюдаемого газа могут быть обусловлены не только разрушением верхних слоёв поверхности, но и неравномерным распределением льдов внутри ядра кометы. Дополнительные сложности создают различия в методах наблюдений и недостаток данных для отдельных участков траектории.

Полученные результаты позволят астрономам более точно анализировать изменения химического состава 3I/ATLAS до и после её сближения с Солнцем. Сопоставление этих данных с рассчитанной глубиной потери вещества позволит выделить изначальные характеристики межзвёздной кометы от изменений, возникших в процессе её перемещения по Галактике. Это представляет особую ценность для изучения химического состава вещества, образовавшегося за пределами Солнечной системы.

Исследование опубликованоВ публикации, вышедшей в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.