Миллионы лет фрагмент льда и пыли дрейфовал между звёздами — словно запечатанная бутылка, брошенная в космический океан. Этим летом эта бутылка наконец-то достигла берегов нашей Солнечной системы, и ей было присвоено обозначение 3I/ATLAS — это всего лишь третья известная межзвёздная комета. Когда учёные из Обернского университета направили на неё космическую обсерваторию NASA «Neil Gehrels Swift», они совершили выдающееся открытие: впервые обнаружили газ гидроксила (OH) от этого объекта — химический «отпечаток» воды.
Космический телескоп Swift, работающий в космосе, смог зафиксировать слабое ультрафиолетовое свечение, которое не могут уловить наземные обсерватории, поскольку он находится высоко над атмосферой Земли и фиксирует свет, который никогда не достигает поверхности Земли.
Обнаружение воды — через её ультрафиолетовый побочный продукт, гидроксил — стало крупным прорывом в понимании эволюции межзвёздных комет.
В кометах Солнечной системы вода является мерилом, с помощью которого учёные измеряют их общую активность и отслеживают, как солнечный свет способствует высвобождению других газов. Это химический эталон, который лежит в основе каждого сравнения летучих льдов в ядре кометы.
Обнаружение такого же сигнала в межзвёздном объекте означает, что астрономы впервые могут начать сопоставлять 3I/ATLAS с той же шкалой, которая используется для изучения комет Солнечной системы — шаг к сравнению химии планетарных систем по всей галактике.
Примечательным в 3I/ATLAS является то, где происходит эта водная активность. Наблюдения Swift зафиксировали OH, когда комета находилась почти в три раза дальше от Солнца, чем Земля — далеко за пределами области, где водяной лёд на поверхности кометы может легко сублимировать, — и измерили скорость потери воды примерно в 40 килограммов в секунду — примерно как у пожарного шланга, работающего на полную мощность.
На таких расстояниях большинство комет Солнечной системы остаются спокойными. Сильный ультрафиолетовый сигнал от ATLAS указывает на то, что работает что-то ещё: возможно, солнечный свет нагревает небольшие ледяные зёрна, высвобождаемые из ядра, что позволяет им испаряться и питать окружающее облако газа. Такие протяжённые источники воды наблюдались только у нескольких далёких комет и указывают на сложные слоистые льды, которые хранят подсказки о том, как формировались эти объекты.
Каждая межзвёздная комета, обнаруженная до сих пор, раскрыла другую сторону планетарной химии за пределами нашего Солнца. Вместе они демонстрируют, что строительные блоки комет — и летучие льды, которые их формируют — могут сильно различаться от одной звёздной системы к другой. Эти различия намекают на то, насколько разнообразными могут быть среды формирования планет, и на то, как такие процессы, как температура, радиация и состав, формируют материалы, которые в конечном итоге засеивают планеты и, потенциально, жизнь.
Улавливание этого шёпота ультрафиолетового света от 3I/ATLAS само по себе стало техническим триумфом. Космическая обсерватория NASA «Neil Gehrels Swift» оснащена скромным 30-сантиметровым телескопом, но на орбите над атмосферой Земли он может видеть ультрафиолетовые волны, которые почти полностью поглощаются, не достигнув поверхности. Свободный от небесного сияния и атмосферных помех, ультрафиолетовый/оптический телескоп Swift достигает чувствительности наземного телескопа класса 4 метра для этих волн. Его способность быстро нацеливаться позволила команде Обернского университета наблюдать комету в течение нескольких недель после открытия — задолго до того, как она стала слишком тусклой или слишком близко к Солнцу для изучения из космоса.
«Когда мы обнаруживаем воду — или даже её слабое ультрафиолетовое эхо, OH — в межзвёздной комете, мы читаем заметку из другой планетарной системы», — сказал Деннис Бодевитс, профессор физики в Обернском университете. «Это говорит нам о том, что ингредиенты для химической реакции жизни не уникальны для нашей собственной».
«Каждая межзвёздная комета до сих пор была неожиданностью», — добавил Зекси Синг, постдокторант и ведущий автор исследования. «’Oumuamua была сухой, Борисов был богат монооксидом углерода, а теперь ATLAS отдаёт воду на расстоянии, где мы этого не ожидали. Каждая из них переписывает то, что мы думали, что знаем о том, как формируются планеты и кометы вокруг звёзд».
3I/ATLAS уже исчез из поля зрения, но снова станет наблюдаемым после середины ноября, что даст ещё один шанс отследить, как меняется его активность по мере приближения к Солнцу. Текущее обнаружение OH, [отчёт о котором опубликован] в The Astrophysical Journal Letters, предоставляет первое явное доказательство того, что комета высвобождает воду на больших гелиоцентрических расстояниях. Это также показывает, как небольшой космический телескоп, свободный от поглощения атмосферой Земли, может выявить слабые ультрафиолетовые сигналы, которые связывают этого гостя с более широким семейством комет — и с планетарными системами, из которых они родились.
Предоставлено Обернским университетом.