Ο διαστρικός κομήτης 3I/ATLAS μεταφέρει μια χημική ένδειξη για τις συνθήκες στο πλανητικό σύστημα προέλευσής του, η οποία ήταν αποθηκευμένη πολύ πριν φτάσει στον ήλιο μας. Η υπογραφή του μεθανίου του είναι ασυνήθιστα πλούσια σε βαρύ υδρογόνο, γεγονός που υποδηλώνει ότι τα παγωμένα συστατικά του κομήτη σχηματίστηκαν σε ένα έντονα ψυχρό περιβάλλον γύρω από ένα άλλο άστρο ή στο σύννεφο που προηγήθηκε αυτού.
Χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, ο Nathan Roth από το American University και το Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Goddard της NASA, μαζί με τους συνεργάτες του, μέτρησαν μια αναλογία βαρύ προς συνηθισμένο υδρογόνο στον 3I/ATLAS η οποία είναι περίπου 13 φορές υψηλότερη από εκείνη του κομήτη 67P/Churyumov-Gerasimenko, ο οποίος πιθανότατα προέρχεται από το δικό μας ηλιακό σύστημα.
Τα ευρήματά τους, τα οποία δημοσιεύθηκαν στο Nature Astronomy, δίνουν στους επιστήμονες μια σπάνια ευκαιρία να ερευνήσουν την πρώιμη χημεία ενός άλλου πλανητικού συστήματος. Η πρόκληση έγκειται στο να εργαστούν προς τα πίσω, από το αέριο που διαφεύγει προς τις συνθήκες που δημιούργησαν τον πάγο του.
3I/ATLAS: Εύρεση ενός αμυδρού σήματος ανάμεσα σε φωτεινότερα
Το βαρύ υδρογόνο, που ονομάζεται δευτέριο, έχει ένα επιπλέον νετρόνιο στον πυρήνα του. Μπορεί να πάρει τη θέση του συνηθισμένου υδρογόνου σε ένα μόριο μεθανίου, το οποίο αποτελείται από ένα άτομο άνθρακα συνδεδεμένο με τέσσερα άτομα υδρογόνου. Αυτή η υποκατάσταση αλλάζει την υπέρυθρη υπογραφή του μορίου, επιτρέποντας στους αστρονόμους να διαχωρίσουν τις δύο μορφές, αλλά η έκδοση που περιέχει δευτέριο παράγει ένα πολύ πιο αμυδρό σήμα.
Το Webb παρατήρησε τον 3I/ATLAS στις 22 και 23 Δεκεμβρίου 2025, όταν βρισκόταν περίπου 2,4 φορές πιο μακριά από τον ήλιο από ό,τι η Γη. Το τηλεσκόπιο εξέτασε το υπέρυθρο φως από την κόμη, το σύννεφο αερίου που περιβάλλει τον παγωμένο πυρήνα του κομήτη.
Οι ερευνητές διαμόρφωσαν με μοντέλα και αφαίρεσαν το φως από άλλα αέρια, και στη συνέχεια έψαξαν ανάμεσα στα πολύ φωτεινότερα χαρακτηριστικά του συνηθισμένου μεθανίου για τα αμυδρά ίχνη του βαρύτερου συνοδού του. Αυτά τα σήματα απέδωσαν μια αναλογία δευτερίου προς υδρογόνο, ή αναλογία D/H, περίπου 3,2% στο μεθάνιο.
«Αυτη η αναλογία D/H υπερβαίνει οποιαδήποτε άλλη τιμή για μεθάνιο που έχει μετρηθεί στο ηλιακό σύστημα», γράφουν οι συγγραφείς.
Η σύγκριση με τον κομήτη 67P, ο οποίος είναι ένας κομήτης της οικογένειας του Δία που πιθανότατα προήλθε από τη Ζώνη Kuiper, είναι ιδιαίτερα χρήσιμη επειδή είναι ο μόνος άλλος κομήτης στον οποίο έχει ανιχνευθεί μεθάνιο που φέρει δευτέριο. Αυτή η μέτρηση απαιτούσε μια κοντινή έρευνα από το διαστημόπλοιο Rosetta. Το Webb ανίχνευσε το μόριο από μακριά στον 3I/ATLAS, έναν επισκέπτη που γεννήθηκε έξω από το ηλιακό μας σύστημα.
Τι θυμάται ο πάγος
Γιατί ένα επιπλέον νετρόνιο να αποκαλύπτει οτιδήποτε σχετικά με τη γενέτειρα ενός κομήτη;
Σε εξαιρετικά ψυχρό αέριο, ορισμένες χημικές αντιδράσεις ευνοούν την ενσωμάτωση του δευτερίου στα μόρια. Σε θερμοκρασίες γύρω στους 10 βαθμούς πάνω από το απόλυτο μηδέν, οι αντιδράσεις που θα αναιρούσαν αυτόν τον εμπλουτισμό γίνονται λιγότερο αποτελεσματικές. Οι χημικές αντιδράσεις σε κόκκους διαστρικής σκόνης μπορούν τότε να οικοδομήσουν πάγο πλούσιο σε δευτέριο που τελικά γίνεται μέρος ενός κομήτη.
Η νέα μέτρηση προσθέτει επίσης ένα στοιχείο για το χρονοδιάγραμμα. Η αναλογία D/H του μεθανίου ήταν περίπου τρεις φορές η αναλογία που είχε μετρηθεί προηγουμένως στο νερό του 3I/ATLAS. Οι ερευνητές προτείνουν ότι το μεθάνιο μπορεί να σχηματίστηκε αργότερα, αφότου η γύρω χημεία είχε περισσότερο χρόνο να συγκεντρώσει βαρύ υδρογόνο.
Η ομάδα υποστηρίζει ότι το αποτέλεσμα του μεθανίου ταιριάζει με τη θεωρία της προτεινόμενης προέλευσης για τον 3I/ATLAS σε ένα ψυχρό σύννεφο ή ένα περιβάλλον που περιβάλλει ένα σχηματιζόμενο άστρο, με σχετικά λίγα στοιχεία βαρύτερα από το ήλιο και υψηλό ρυθμό βομβαρδισμού από κοσμικές ακτίνες. Αυτά τα ενεργειακά σωματίδια βοηθούν στην έναρξη των αντιδράσεων που εμπλουτίζουν τα μόρια σε δευτέριο.
Ωστόσο, αυτό προσφέρει μια εύλογη ιστορία παρά μια μοναδικά προσδιορισμένη γενέτειρα. Οι άμεσες μετρήσεις της αναλογίας D/H του μεθανίου σε μακρινά περιβάλλοντα σχηματισμού άστρων για σύγκριση απουσιάζουν, και τα λίγα χημικά μοντέλα που αναφέρουν τέτοιες εκτιμήσεις υπολείπονται της τιμής που μετρήθηκε εδώ.
Επομένως, ο κομήτης δίνει σε αυτά τα μοντέλα μια απαιτητική δοκιμασία. Το πυκνό υλικό γύρω από νέα άστρα μπορεί να κρύψει τη χημεία του πάγου από τα τηλεσκόπια, αλλά ο 3I/ATLAS έχει φέρει μέρος αυτού του υλικού σε απόσταση αναπνοής μας. Οποιεσδήποτε περιγραφές για το πώς σχηματίστηκαν τα συστατικά του πρέπει τώρα να εξηγήσουν γιατί το μεθάνιό του περιέχει τόσο πολύ βαρύ υδρογόνο.
