После прохождения максимальной близости к Солнцу, третий межзвездный объект 3I/ATLAS претерпел изменения в химическом составе своей комы. Наблюдения, сделанные с использованием телескопа «Субару», предоставили астрономам уникальную возможность детально изучить состав этого межзвездного тела и выяснить, как оно формировалось и эволюционировало в процессе своего длительного путешествия.
Астрономов заинтересовал объект 3I/ATLAS сразу после его обнаружения в июле 2023 года. Эти объекты – большая редкость и рассматриваются как «капсулы времени», прибывшие из других звездных систем. Примечательно, что до приближения к Солнцу химический состав третьего межзвездного тела значительно отличался от состава обычных комет: концентрация углекислого газа (CO₂) по отношению к воде была необычайно высокой – в несколько раз превышала показатели, характерные для тел Солнечной системы.
Согласно одному из исследований, данное значение демонстрирует статистически значимую разницу выбивалось из нормы, что указывало на необычную историю формирования межзвездного гостя или последующей переработки вещества. Вот почему в новой работе ученые решили проследить, как именно меняется состав кометы после прохождения перигелия — момента, когда нагрев Солнцем максимален.
Спектроскопию высокого разрешения с использованием телескопа «Субару» применили для проведения исследования. Вместо непосредственного обнаружения молекул воды и CO₂, ученые проанализировали так называемые запрещенные линии атомарного кислорода – слабые спектральные сигналы, расположенные на длинах волн около 557,7 нанометров (зеленая линия) и в диапазоне 630-636,4 нанометра (красные линии).
Образование этих структур происходит под воздействием солнечного ультрафиолетового излучения, которое приводит к разрушению молекул в коме небесного тела, а анализ их пропорций позволяет определить состав молекул, присутствовавших в его изначальном составе.
После прохождения перигелия зафиксировано ощутимое уменьшение влияния CO₂, что привело к соотношению, более типичному для водяных комет. Полностью углекислый газ не исчез – его концентрация осталась выше нормы, однако не стала определяющей. Этот аспект имеет значение: наблюдаемое изменение состава является не случайным колебанием, а систематической тенденцией, связанной с нагревом.
Дополнительные наблюдения выявили, что и другие параметры кометы, такие как цвет и пылевая эмиссия, изменялись синхронно. По всей видимости, поверхность 3I/ATLAS эволюционировала, при сближении с солнцем происходит выброс вещества. Кроме того, увеличение «покраснения» и изменения в спектре пыли указывают на то, что внешние слои объекта удаляются, открывая более молодой материал.
Вероятнее всего, причиной является слоистая структура ядра. Исследователи, принятого к публикации в The Astrophysical Journal Letters, ученые полагают, что в течение миллионов лет, проведенных в межзвездной среде, внешние слои кометы насыщались углекислым газом и другими летучими компонентами. Под воздействием тепла эти слои первоначально испаряются, что может создавать впечатление углекислой кометы на начальных этапах ее формирования. После их исчезновения становится видимым более глубокий слой, в котором преобладает вода – обычный ингредиент кометного льда.
Этот процесс изменения состава имеет особое значение. Он демонстрирует, что химический состав межзвездных объектов не является лишь следствием условий их формирования, а формируется в результате продолжительной эволюции в составе галактической среды. Изучая, как меняется химический состав кометы 3I/ATLAS в ходе наблюдений, астрономы, по сути, получают возможность исследовать внутреннюю структуру объекта, не прибегая к отправке зондов и реализации длительных космических экспедиций.