Телескоп Джеймс Уэбб выявил в комете 3I/ATLAS зерна льда с пылью, роднящие ее с транснептуновыми объектами

Ученые из Юго-Западного исследовательского института (SwRI) с помощью космического телескопа Джеймс Уэбб обнаружили, что ледяные зерна межзвездной кометы 3I/ATLAS состоят из мельчайших частиц водяного льда, смешанного с пылью, и по своим свойствам напоминают ледяные тела за орбитой Нептуна. Исследование опубликовано в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Межзвездная комета 3I/ATLAS стала лишь третьим объектом, который когда-либо был идентифицирован как гость из-за пределов Солнечной системы. Наблюдения за ней велись в том числе с помощью спектрографа ближнего инфракрасного диапазона телескопа Джеймс Уэбб трижды в период с августа 2025 по апрель 2026 года, до и после того, как комета прошла ближайшую к Солнцу точку своей траектории. Когда комета нагревается, газ, вырывающийся из ее недр, уносит с собой лед и пыль в окружающее облако, которое называют комой. Именно эти частицы хранят информацию об условиях, в которых родилась комета, где-то в диске газа и пыли вокруг другой звезды.

Водяной лед оставляет в инфракрасном свете характерные следы — глубокую впадину, или полосу поглощения, около 3 микрон и две более слабые полосы вблизи 1,5 и 2,0 микрона. У большинства ледяных комет видны все три полосы. Однако у 3I/ATLAS полоса на 3 микронах оказалась сильной, а коротковолновые полосы — очень слабыми или вовсе отсутствовали. Такое несоответствие сначала поставило исследователей в тупик. Чтобы разобраться, команда сравнила полученные спектры с детальными моделями того, как свет рассеивается на зернах разного размера и состава.

Модели показали, что лучше всего данным соответствуют частицы размером около микрона или меньше, состоящие из водяного льда, смешанного с пылью. В таких маленьких и запыленных зернах свет проходит лишь короткий путь сквозь лед, из-за чего слабые полосы на 1,5 и 2,0 микронах ослабевают, а полоса на 3 микронах остается заметной. Для сравнения, ледяные зерна в других кометах тоже малы, но считаются относительно чистыми, возможно, лишь с небольшим количеством пыли. По словам ученых, размеры зерен 3I/ATLAS примерно такие же, как у зерен в наших кометах, но отличает их именно количество пыли, смешанной со льдом.

Интересно, что свойства частиц в коме кометы, по-видимому, менялись со временем. К моменту последнего наблюдения в апреле 2026 года, когда комета уже удалялась от Солнца, данные указывали на появление дополнительной популяции богатых льдом зерен — более крупных, чем предполагалось ранее, но все еще размером около микрона. Ученые отмечают, что пока нельзя сказать, связаны ли эти изменения с тем, что Солнце нагревало зерна по-разному в каждом наблюдении, или с тем, что при разрушении поверхности кометы вблизи Солнца обнажился новый материал. Оба варианта возможны, и разделить их, одна из открытых задач, которые ставит перед собой команда.

Затем исследователи сравнили 3I/ATLAS со спектрами транснептуновых объектов — ледяных тел, обращающихся за орбитой Нептуна и, как считается, сохранивших вещество из ранней солнечной системы. Форма полосы на 3 микронах у 3I/ATLAS оказалась похожа на ту, что наблюдается у нескольких групп этих объектов, особенно у тех, чьи спектры также показывают явные признаки углекислого льда и органических соединений. Сходство касается именно полосы водяного льда, а не углекислого газа. И, как и у 3I/ATLAS, у этих объектов отсутствуют сильные полосы водяного льда на 1,5 и 2,0 микронах.

На первый взгляд 3I/ATLAS выглядит непохожим на известные нам кометы, но рядом с далекими ледяными мирами нашей Солнечной системы он перестает казаться чужеродным. Это позволяет предположить, что ледяные строительные блоки планет — и здесь, и возле других звезд, могут обладать льдом в виде мельчайших зерен микронного масштаба, варьирующихся от относительно чистого льда до льда, смешанного с пылью, причем 3I/ATLAS находится ближе к «пыльному» концу этого диапазона.

Если это подтвердится, общий диапазон свойств зерен может указывать на то, что физическая форма водяного льда закладывается рано, в протопланетных дисках, и хотя бы частично сохраняется в ледяных телах, которые там формируются. Будущие наблюдения Уэбба за кометами Солнечной системы и за новыми открытыми межзвездными гостями в будущем помогут проверить эти интерпретации и понять, типична ли 3I/ATLAS.

В итоге исследование показало, что межзвездная комета 3I/ATLAS состоит из крошечных зерен водяного льда, смешанного с пылью, и по свойствам эти зерна похожи на те, что встречаются у ледяных тел за орбитой Нептуна. Это дает основания полагать, что ледяные строительные блоки планет вокруг других звезд могут формироваться по тем же физическим принципам, что и в Солнечной системе, а значит, вода в виде мелких запыленных зерен — возможно, универсальный компонент планетных систем.