«Дейтерий обычно содержится в воде комет Солнечной системы и в океанах Земли в виде дейтерированной воды, также называемой полутяжелой водой, — сообщил ведущий автор исследования Луис Эдуардо Салазар Мансано, аспирант кафедры астрономии Мичиганского университета. — Наши наблюдения с помощью ALMA показывают, что содержание дейтерия в воде кометы 3I/ATLAS более чем в 40 раз превышает его значение в океанах Земли и более чем в 30 раз — в кометах Солнечной системы».
Гостья из совершенно другой Солнечной системы: что ученые выяснили о комете 3I/ATLAS почти за год наблюдений
Астрономы получили новые данные о том, когда и где образовался этот межзвездный объект.
Unsplash
Содержание
Не комета, а капсула времени
Комета, получившая название 3I/ATLAS, привлекла всеобщее внимание в июле 2025 года, когда исследователи космоса впервые обнаружили, как она проносится сквозь нашу Солнечную систему. Это всего лишь третий межзвездный объект, возникший за пределами нашей галактики, который был замечен проходящим через этот уголок Вселенной. В декабре комета начала отдаляться от нас.
Согласно исследованию, результаты которого опубликованы 23 апреля в журнале Nature Astronomy, данные о составе кометы указывают на то, что она образовалась в совершенно ином месте, нежели наша Солнечная система. Наблюдения проводились с помощью Атакамской большой решетки миллиметрового диапазона (ALMA) в Чили в начале ноября, через несколько дней после того, как комета прошла ближе всего к Солнцу. Радиотелескоп ALMA позволил астрономам измерить содержание внутри кометы, что стало первым случаем обнаружения этого изотопа водорода в межзвездном объекте.
Эти результаты могут позволить ученым лучше понять экстремальные условия планетной системы кометы и даже определить, какой была галактика Млечный Путь задолго до появления Солнечной системы. Мансано пояснил: «Межзвездные объекты — это капсулы времени, содержащие материал из тех сред, в которых формировались другие планетные системы. Наши измерения позволяют открыть эти капсулы времени и заглянуть в физические условия, в которых они возникли».
Почему так важно изучение воды
Вода обычно содержит два атома водорода и один атом кислорода. Атомы водорода содержат один протон или положительно заряженную субатомную частицу. Дейтерированная вода отличается тем, что каждый атом водорода также содержит один нейтрон — субатомную частицу без заряда. Добавление нейтрона означает, что дейтерированная вода тяжелее, чем обычная H₂O. Изучение количества дейтерированной воды внутри кометы 3I/ATLAS может выявить признаки ее образования.
Исследователи считают, что планетная система, в которой зародилась межзвездная комета, была невероятно холодной, намного холоднее нашей Солнечной системы во время ее формирования. Мансано сообщил: «Температура в среде формирования 3I/ATLAS составляла менее 30 Кельвинов, что соответствует -243,14 градусам Цельсия или -405,67 градусам Фаренгейта».
Очень древний и необычный объект
Более ранние исследования показали, что межзвездная комета может быть возрастом до 11 миллиардов лет, что намного старше и нашей Солнечной системы, и Солнца, которое образовалось 4,5 миллиарда лет назад. Вода, все еще находящаяся внутри кометы, вероятно, образовалась задолго до ее звезды, но 3I/ATLAS родилась позже из протопланетного диска газа и пыли, который вращался вокруг звезды, то есть того же диска, где формируются планеты.
Учитывая, что более высокие температуры могут уменьшить количество дейтерия в результате химических реакций, ученые полагают, что 3I/ATLAS сформировалась и провела большую часть своего времени на внешних границах протопланетного диска. Таким образом она смогла сохранить высокое содержание дейтерированной воды.
Новые данные согласуются с предыдущими наблюдениями, выявившими высокое содержание углекислого газа в межзвездной комете. Это также соответствует объекту, образовавшемуся во внешней части протопланетного диска.
Исторический обзор Млечного пути
Использование ALMA для наблюдений — ключевой момент, поскольку этот радиотелескоп может быть направлен под более близким углом к Солнцу, чем традиционные телескопы. Он регистрирует низкоэнергетические радиоволны, а не высокоэнергетический видимый свет или тепло, которые могут разрушить оптические компоненты таких телескопов, как, например, космический телескоп Джеймса Уэбба.
Команда астрономов использовала телескоп ALMA для изучения кометы вскоре после того, как та приблизилась к Солнцу на расстояние 203 миллиона километров. Это достаточно близко, чтобы лед кометы сублимировался в обнаруживаемый газ под воздействием тепла. Исследователи ожидали обнаружить обычную воду H₂O, но в 3I/ATLAS ее не оказалось.
Маловероятно, что астрономам удастся определить, к какой планетной системе принадлежит комета, но это не значит, что это небесное тело не предоставит бесценных сведений. Как отмечают астрономы, межзвездные объекты могут раскрыть неизвестные аспекты нашей Вселенной.
«Мы, безусловно, видим лишь вершину айсберга, когда речь идет об изучении этих межзвездных комет, — отметил планетарный астроном, доктор Теодор Карета из Университета Вилланова. — Наше мышление как научного сообщества быстро развивается, поскольку мы учимся задавать новые вопросы и разбираться в запутанных ответах».
По словам Кареты, наличие дейтерия в комете аналогично отпечаткам пальцев. Это показывает, с чем комета родилась, а также то, какой была наша галактика более 10 миллиардов лет назад, когда она была менее, чем сейчас, обогащена металлами, чем сейчас. «По мере того, как наша галактика становилась старше, менялись и типы комет, которые она формировала с течением времени, а это значит, что менялись и типы планет, которые она могла создавать, — рассказал ученый. — Именно это делает эти межзвездные кометы такими интересными».
По его мнению, дело не столько в том, что кометы представляют собой или как выглядят, сколько в том, как они позволяют нам заглянуть в прошлое и понять, похожи ли планеты «там» на те, что есть у нас дома.