Загадочный странник: что Джеймс Уэбб обнаружил в сердце межзвездной кометы 3I/ATLAS
В начале июля астрономы проекта ATLAS обнаружили новую комету, которая своим гипериболическим путем движения сразу выдала свое иноземное происхождение. Этот объект, получивший обозначение 3I/ATLAS, стал лишь третьим в истории подтвержденным межзвездным странником, посетившим нашу Солнечную систему.
Однако в отличие от своих загадочных предшественников — сигарообразного Оумуамуа и похожей на обычные кометы 2I/Борисов — у нового гостя было одно критически важное преимущество: его удалось поймать в прицел самого мощного космического телескопа человечества еще до того, как он скроется в лучах Солнца. И то, что увидел Джеймс Уэбб, оказалось настолько необычным, что заставило ученых пересмотреть свои представления о формировании миров в других звездных системах.
Согласно препринту статьи, опубликованной на arXiv под руководством Мартина Кординера из НАСА, наблюдения с помощью спектрографа NIRSpec 6 августа, когда комета находилась на расстоянии 3.32 астрономических единиц от Солнца, раскрыли уникальный химический портрет ее комы — газопылевого облака, окружающего ядро. Ожидалось обнаружить знакомый набор летучих веществ: воду, угарный газ, углекислый газ.
Реальность превзошла все ожидания. Кома 3I/ATLAS оказалась практически «газированной»: она состояла в основном из углекислого газа (CO2) с колоссальным, рекордным соотношением CO2 к воде, равным 8 к 1. Это значение на шесть стандартных отклонений превышает типичное для комет Солнечной системы и является абсолютным рекордом. Парадоксально, но соотношение другого газа, угарного газа (CO) к воде, оказалось вполне обычным и составило 1.4, что лишь подчеркивает аномальную природу доминирования CO2.
Это открытие сразу породило несколько гипотез о происхождении и жизни этого странника. Возможно, его родная звездная система подвергалась чрезвычайно высокому уровню ультрафиолетового излучения, которое могло разрушить воду в протопланетном диске, оставив в избытке более устойчивый CO2. Другое объяснение заключается в том, что комета сформировалась далеко за так называемой «линией льда CO2» в своей системе — в холодных регионах, где углекислый газ является доминирующим льдом по сравнению с водой.
Существует и третья, более «локальная» причина: особенность самого ядра. Оно может состоять из труднонагреваемого материала, и по мере приближения к Солнцу первым сублимируется именно CO2, имеющий более низкую температуру сублимации, чем водяной лед. Это означает, что огромные запасы воды могут все еще быть законсервированы в ядре, ожидая своего часа при дальнейшем нагреве.
Изотопный анализ добавил еще один штрих к портрету. Соотношение углерода-12 к углероду-13 в коме кометы оказалось удивительно землеподобным, что указывает на формирование объекта в среде с похожим изотопным составом углерода. Это говорит о том, что процессы звездного нуклеосинтеза и смешивания вещества в нашей Галактике могут быть достаточно универсальными.
Ключевой объект изучения для астрономов — это кома (газовая оболочка) и хвост кометы. Они образуются, когда летучие вещества в ядре нагреваются Солнцем и сублимируются (переходят из твердого состояния сразу в газообразное), унося с собой пыль.
- До перигелия: По мере приближения к Солнцу (как было в августе, когда ее наблюдал JWST) этот процесс активно нарастает. Комета становится все ярче, и выделяющиеся газы предоставляют бесценные данные о составе ее ядра.
- После перигелия: Пройдя ближайшую к Солнцу точку (перигелий), комета начинает удаляться. Но она уже безвозвратно растеряла большую часть своих легких летучих веществ (тех самых CO₂ и H₂O, которые и делали ее такой интересной). Оставшееся ядро может быть покрытым слоем уплотненной, тугоплавкой пыли («корочкой»), которая будет выделять очень мало газа. По сути, от уникальной химической аномалии, которую изучал Уэбб, к декабрю может почти ничего не остаться.
К сожалению, время на раскрытие всех тайн стремительно истекает. У астрономов осталось всего несколько недель до того, как комета 3I/ATLAS приблизится к Солнцу и станет ненаблюдаемой с Земли. Свой перигелий она пройдет в начале октября, и есть надежда, что в этот момент ее смогут запечатлеть инструменты на марсианских зондах. Когда же в декабре комета вновь появится в поле зрения земных телескопов, она, скорее всего, уже будет безвозвратно терять свое вещество, унося с собой в межзвездную пустоту разгадки своей химической аномалии.