Необычный химический состав кометы 3I/ATLAS ставит новые вопросы
Межзвездная комета 3I/ATLAS, продолжающая свой путь через Солнечную систему, демонстрирует динамичные и ожидаемые изменения, вызванные ее первым за тысячи лет сближением со звездой. Научное сообщество пристально следит за этим объектом, стремясь не только обнаружить возможные аномалии, выходящие за рамки современных знаний, но и провести сравнительный анализ как с межзвездной кометой 2I/Borisov, так и с кометами местного происхождения.
Ключевым объектом исследования стало соотношение никеля и железа (Ni/Fe) в коме кометы. Измерение этого параметра является устоявшейся практикой, применяемой на протяжении двух десятилетий к двум десяткам комет Солнечной системы, а также к комете 2I/Borisov. Сам факт обнаружения этих металлов в коме долгое время оставался загадкой, поскольку температуры на поверхности комет обычно недостаточны для сублимации силикатов или сульфидов, в которых, как предполагается, заключены эти металлы.
Предыдущие исследования показали, что соотношение Ni/Fe у 2I/Borisov было схожим с показателями комет Солнечной системы. При этом данное соотношение у них примерно в десять раз превышало солнечное. Это сходство указывает на общий процесс формирования комет, который, по-видимому, не зависит от конкретного химического состава вещества звезды, вокруг которой они образовались.
Однако комета 3I/ATLAS и в этом аспекте продемонстрировала уникальность, отличаясь как от 2I/Borisov, так и от местных комет. Наблюдения, проведенные с помощью Очень Большого Телескопа в Чили в период с августа по сентябрь, когда комета приблизилась к Солнцу с 3.14 до 2.14 астрономических единиц, выявили необычную динамику.
Спектральная линия поглощения никеля регистрировалась постоянно на протяжении всего периода наблюдений, в то время как линии железа появились лишь после того, как комета преодолела рубеж в 2.64 а.е. Это временное расхождение привело к аномально высокому соотношению Ni/Fe, которое затем начало резко и значительно меняться по мере дальнейшего сближения с Солнцем. Столь существенных и резких вариаций данного параметра ранее не фиксировалось ни в одном исследовании.
Это наблюдение может служить ключом к разгадке самого механизма попадания металлов в кому. Ученые предполагают, что никель и железо присутствуют не в чистой форме, а входят в состав легколетучих металлоорганических соединений – карбонилов. Согласно этой теории, никель образует тетракарбонил никеля (Ni(CO)4), а железо – пентакарбонил железа (Fe(CO)5). Данные соединения обладают достаточно низкими температурами сублимации, чтобы переходить в газообразное состояние даже на значительном удалении от Солнца.
Критически важным для интерпретации данных является тот факт, что тетракарбонил никеля сублимирует при более низкой температуре, чем пентакарбонил железа. Это точно объясняет, почему вначале в спектрах наблюдался только никель, а железо появилось позднее, когда комета нагрелась сильнее. Температурный градиент на траектории кометы должен был превысить порог сублимации карбонила железа, что и вызвало резкое падение соотношения Ni/Fe, зафиксированное исследователями. Подтверждением гипотезы служит и то, что количество никеля в коме близко соответствует теоретической скорости сублимации тетракарбонила никеля.
Другим важным характеристическим свойством кометы 3I/ATLAS является ее классификация как кометы, обедненной двухатомным углеродом (C2). Это означает, что соотношение C2 к радикалу циана (CN) в ее коме крайне мало. Такая классификация указывает на примитивную, первичную природу объекта, чей химический состав сохранился с момента формирования миллиарды лет назад. Это также позволяет предположить, что 3I/ATLAS сформировалась в иной области протопланетного диска своей родной системы, нежели более распространенные типы комет.
Сбор данных о третьем известном межзвездном госте продолжается. В ближайшее время ожидаются новые исследования соотношения Ni/Fe по мере его максимального сближения с Солнцем. Научные группы по всему миру, используя возможности различных телескопов, будут публиковать новые работы, посвященные этому уникальному объекту. Согласно данным НАСА, комета, не представляющая угрозы для Земли, приблизившись к Марсу в пятницу (3 октября), достигнет перигелия 30 октября, после чего начнет свой обратный путь в межзвездное пространство, пролетит мимо Юпитера в марте 2026 года и затем окончательно покинет поле зрения земных наблюдателей.