ALMA фиксирует рекордное содержание дейтерия в межзвездной комете 3I/ATLAS

Группа астрономов под руководством Луиса Салазара Мансано и Терезы Панеке-Карреньо из Мичиганского университета обнаружила рекордно высокое содержание полутяжелой воды (HDO) в межзвездной комете 3I/ATLAS. Используя радиотелескопы Атакамской большой миллиметровой/субмиллиметровой антенной решетки (ALMA), исследователи выяснили, что соотношение дейтерированной воды к обычной воде в этом объекте более чем в 30 раз превышает земные показатели. Результаты наблюдений, проведенных сразу после прохождения кометы вблизи Солнца, были представлены в открытых научных источниках и на пресс-конференции.

Новые наблюдения межзвездной кометы 3I/ATLAS дали астрономам уникальную возможность впервые в истории измерить содержание дейтерированной воды относительно обычной воды в объекте, прибывшем из другой планетной системы. Это открытие совершила команда Мичиганского университета под руководством аспиранта Луиса Э. Салазара Мансано и его научного руководителя доцента Терезы Панеке-Карреньо. Ключевую роль сыграла Атакамская большая миллиметровая/субмиллиметровая антенная решетка (ALMA), а также ее компактная конфигурация, позволяющая вести наблюдения в непосредственной близости от Солнца.

Специфика работы заключалась в том, что большинство телескопов не могут быть направлены на Солнце из-за риска повреждения оптики. Однако радиотелескопы, подобные ALMA, способны работать в таких условиях. Комета 3I/ATLAS наблюдалась всего через шесть дней после того, как она достигла перигелия – минимального расстояния до Солнца. В тот момент объект буквально «выглянул» из-за светила, и астрономы смогли оперативно направить на него инструменты. Это позволило собрать данные о молекулярном составе кометы, которые невозможно получить никакими другими средствами.

Традиционно кометы называют «грязными снежными комами» из-за высокого содержания водяного льда. Эта вода несет в себе замороженную информацию об условиях формирования своего родительского тела. Помимо обычной воды (H₂O), состоящей из двух атомов водорода и одного атома кислорода, в кометах присутствует так называемая полутяжелая вода (HDO). В этой молекуле один атом водорода заменен на дейтерий – изотоп, имеющий дополнительный нейтрон в ядре.

Соотношение HDO к H₂O является критическим индикатором температуры и радиационной обстановки в том облаке газа и пыли, где сформировалась комета. В Солнечной системе это соотношение крайне мало: всего одна молекула полутяжелой воды на десять тысяч молекул обычной воды. Именно поэтому обнаружение дейтерированной воды в кометах представляет собой сложную задачу, требующую исключительной чувствительности, которой обладает ALMA.

Результаты наблюдений за кометой 3I/ATLAS оказались поразительными. Соотношение HDO/H₂O в этом межзвездном объекте более чем в 30 раз превышает аналогичный показатель для комет, сформировавшихся в нашей Солнечной системе. По сравнению с земными океанами это значение оказалось выше более чем в 40 раз. Такое значительное превышение указывает на то, что родительская система кометы формировалась в условиях гораздо более холодных, чем те, в которых когда-то возникла наша планетная система.

Салазар Мансано пояснил, что процессы, ведущие к обогащению дейтерием, крайне чувствительны к температуре и обычно требуют условий холоднее примерно 30 Кельвинов (минус 243 °C). Вероятно, газопылевое облако, из которого родилась звезда и планеты в далекой системе, было чрезвычайно холодным и имело совершенно иную физико-химическую среду.

Важно подчеркнуть фундаментальное значение этого открытия. В отличие от обнаружения сложных органических молекул, анализ соотношения дейтерия и водорода опирается на космологические константы, заложенные еще во время Большого взрыва. Любое отклонение от первичного соотношения возникает исключительно в результате локальных процессов звездообразования.

Таким образом, комета 3I/ATLAS выступает в роли естественного зонда, доставившего с собой «окаменелости» из другой планетной системы. Каждая такая межзвездная комета, как подчеркнула Тереза Панеке-Карреньо, приносит частичку своей истории. Даже если астрономы не знают точных координат ее родины, с помощью таких инструментов, как ALMA, они могут реконструировать физические условия в том далеком месте и сравнивать их с теми, что привели к возникновению Земли и остальных планет Солнечной системы.

В итоге, измерив рекордно высокое содержание полутяжелой воды в комете 3I/ATLAS, астрономы экспериментально доказали, что протопланетное облако в системе происхождения этого объекта было значительно холоднее (ниже 30 К) и отличалось по своим свойствам от протосолнечной туманности. Это открытие не только позволяет лучше понять разнообразие условий формирования планет в нашей Галактике, но и демонстрирует уникальную возможность ALMA изучать химический состав межзвездных объектов в опасной близости от Солнца, открывая новую главу в исследовании внесолнечного вещества.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях