Астрономы обнаружили след воды в межзвездной комете 3I/ATLAS

Многие тысячи лет загадочный объект дрейфовал в межзвездном пространстве. Этим летом он достиг окраин нашей Солнечной системы, получив обозначение 3I/ATLAS — это всего лишь третья известная межзвездная комета. Наблюдения за этим объектом привели к примечательному открытию: ученые из Университета Оберна впервые обнаружили в межзвездном объекте гидроксильную группу (ОН), являющуюся химическим следом воды. Это открытие было сделано с помощью космической обсерватории НАСА «Neil Gehrels Swift».

Ключевую роль в этом открытии сыграли уникальные возможности телескопа Swift. Находясь на орбите высоко над земной атмосферой, он способен улавливать слабое ультрафиолетовое свечение, которое полностью поглощается атмосферой Земли и никогда не достигает наземных обсерваторий. Именно это ультрафиолетовое излучение, исходящее от гидроксила — побочного продукта распада воды под действием солнечного света, — и стало тем химическим отпечатком, который позволил подтвердить наличие воды.

Обнаружение воды в межзвездной комете стало важным прорывом в понимании эволюции подобных объектов. Для комет Солнечной системы вода служит основным критерием, по которому ученые оценивают их общую активность и изучают, как солнечное излучение влияет на высвобождение других газов. Это химический эталон, на котором базируются все сравнения летучих льдов в ядре. Обнаружение того же сигнала в межзвездном объекте впервые позволило астрономам начать помещать 3I/ATLAS в ту же шкалу измерений, что и для местных комет, что является важным шагом к сравнению химического состава планетарных систем по всей Галактике.

Особая значимость открытия заключается в том, где именно была зафиксирована эта водная активность. Наблюдения Swift зафиксировали OH, когда комета находилась на расстоянии, почти в три раза превышающем расстояние от Земли до Солнца, — далеко за пределами области, где водяной лед на поверхности кометы может легко сублимироваться. При этом скорость потери воды оценивалась примерно в 40 килограммов в секунду, что сравнимо с мощностью пожарного шланга, работающего на полную мощность.

На таких расстояниях большинство комет Солнечной системы остаются неактивными. Мощный ультрафиолетовый сигнал от ATLAS предполагает наличие иного механизма: возможно, солнечный свет нагревает не само ядро, а мелкие ледяные частицы, высвобождающиеся из него, что позволяет им испаряться и питать окружающее газовое облако. Подобные обширные источники воды ранее наблюдались лишь у немногих далеких комет и указывают на наличие сложных слоистых льдов, которые хранят подсказки о том, как формировались эти объекты.

Каждая из обнаруженных на сегодняшний день межзвездных комет раскрывает новые аспекты планетарной химии за пределами нашей Солнечной системы. Вместе они демонстрируют, что строительные блоки комет и летучие льды, из которых они формируются, могут существенно различаться в разных звездных системах. Первая межзвездная комета Оумуамуа оказалась сухой, вторая — комета Борисова — была богата оксидом углерода, а теперь ATLAS демонстрирует неожиданно активную потерю воды на большом расстоянии. Эти различия подчеркивают, насколько разнообразны могут быть условия формирования планет, и как такие процессы, как температура, излучение и химический состав, влияют на материалы, из которых в конечном итоге формируются планеты и, возможно, жизнь.

Само по себе улавливание этого слабого ультрафиолетового сигнала от кометы 3I/ATLAS является техническим триумфом. Обсерватория Swift оснащена скромным 30-сантиметровым телескопом, но, находясь вне атмосферы, она достигает в ультрафиолетовых длинах волн чувствительности, сравнимой с 4-метровым наземным телескопом. Ее способность быстро наводиться на цель позволила команде из Оберна начать наблюдения всего через несколько недель после открытия кометы.

Как отметил профессор Деннис Бодевитс, обнаружение воды в межзвездной комете позволяет «считывать сигнал из другой планетной системы», что доказывает: химические компоненты, необходимые для жизни, не уникальны для нашей собственной системы. Научный сотрудник Цзеси Син добавил, что каждая такая комета заставляет пересматривать существующие представления о формировании планет и комет вокруг звезд.

В настоящее время 3I/ATLAS находится вне поля зрения, но после середины ноября снова станет видимой, предоставив еще одну возможность проследить за изменением ее активности по мере приближения к Солнцу. Обнаружение OH, о котором сообщается в The Astrophysical Journal Letters, является первым явным доказательством того, что комета выделяет воду на больших гелиоцентрических расстояниях. Это открытие также наглядно демонстрирует, как небольшой космический телескоп, свободный от поглощения земной атмосферой, может регистрировать слабые ультрафиолетовые сигналы, которые связывают этого межзвездного гостя с более широким семейством комет и с планетными системами, в которых они рождаются.