Astronomi koji su pomoću promatranja radioteleskopa pokušali zaviriti u unutrašnjost međuzvjezdanog kometa došli su do novih saznanja o tome kada i gdje je nastalo ovo nebesko tijelo.
Komet, nazvan 3I/ATLAS, privukao je globalnu pozornost kada su istraživači prvi put otkrili kako juri kroz naš Sunčev sustav u srpnju. CNN.
To je tek treći međuzvjezdani objekt, ili nebesko tijelo koje potječe izvan našeg sunčevog sustava, koje je primijećeno kako prolazi kroz naš dio svemira. Komet je započeo svoj izlazak iz Sunčevog sustava u prosincu.
Prvo istraživanje o sastavu kometa, objavljeno 23. travnja u časopisu Nature Astronomy, pokazuje da je nastao u okruženju koje se značajno razlikuje od našeg Sunčevog sustava, navode autori studije.
Promatranja su obavljena Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) u Čileu početkom studenog, samo nekoliko dana nakon što je komet prošao najbliže našem Suncu.
Radioteleskop ALMA omogućio je istraživačima mjerenje prisutnosti deuterija unutar kometa, što je prvi put da je ovaj izotop vodika otkriven u međuzvjezdanom objektu.
Glavni autor studije, Luis Eduardo Salazar Manzano, doktorand na Odsjeku za astronomiju na Sveučilištu u Michiganu, objasnio je da se deuterij uglavnom nalazi u vodi kometa iz Sunčevog sustava, kao i u Zemljinim oceanima, u obliku deuterirane vode (HDO), također poznate kao poluteška voda.
– Naša promatranja pomoću ALMA-e pokazuju da je količina deuterija u vodi kometa 3I/ATLAS više od 40 puta veća nego u Zemljinim oceanima i više od 30 puta veća nego u kometima Sunčevog sustava – rekao je Salazar Manzano.
Ova bi otkrića mogla pomoći istraživačima da bolje razumiju ekstremne uvjete u planetarnom sustavu iz kojeg je komet potekao, pa čak i otkriti kakav je bio Mliječni put davno prije formiranja našeg sunčevog sustava.
– Međuzvjezdani objekti su poput vremenskih kapsula koje donose materijal iz okoline u kojem su nastali drugi planetarni sustavi, a naša mjerenja konačno nam omogućuju da otvorimo te kapsule i zavirimo u fizičke uvjete u kojima su ti objekti nastali – rekao je Salazar Manzano.
Drevni i neobičan predmet
Voda (H₂O) obično se sastoji od dva atoma vodika i jednog atoma kisika. Svaki atom vodika sadrži po jedan proton, odnosno pozitivno nabijenu subatomsku česticu.
Deuterirana voda je nešto drugačija jer atomi vodika osim protona sadrže i jedan neutron – subatomsku česticu bez električnog naboja. Prisutnost neutrona čini deuteriranu vodu težom od obične vode.
Istražujući količinu deuterirane vode u kometu 3I/ATLAS, znanstvenici mogu otkriti tragove o tome gdje je nastala.
– Obogaćivanje deuterijem obično se događa kada se voda formira u hladnim molekularnim oblacima u međuzvjezdanom prostoru, što se uglavnom događa u isto vrijeme kada se solarni sustavi formiraju oko drugih zvijezda – rekao je Salazar Manzano.
Istraživači vjeruju da je planetarni sustav iz kojeg je ovaj komet potekao bio izuzetno hladan – puno hladniji nego što je bio naš solarni sustav tijekom njegovog formiranja.
– Temperatura u okruženju u kojem je stvoren 3I/ATLAS bila je manja od 30 Kelvina, što odgovara temperaturi od minus 243,14 stupnjeva Celzijusa – rekao je.
Prijašnja istraživanja su pokazala da bi međuzvjezdani komet mogao biti star i do 11 milijardi godina, što je znatno starije od starosti našeg Sunca i Sunčevog sustava koji su nastali prije oko 4,5 milijardi godina.
Voda koja je još uvijek zarobljena unutar kometa vjerojatno je nastala davno prije zvijezde oko koje se formirala, ali sam komet 3I/ATLAS nastao je kasnije, iz protoplanetarnog diska plina i prašine koji kruži oko zvijezde – istog diska u kojem se formiraju planeti.
S obzirom na to da više temperature mogu smanjiti količinu deuterija zbog kemijskih reakcija, istraživači vjeruju da je 3I/ATLAS nastao i većinu svog postojanja proveo u vanjskim dijelovima protoplanetarnog diska, čime je sačuvana visoka koncentracija deuterirane vode.
Nova otkrića podudaraju se s ranijim opažanjima koja su pokazala veliku prisutnost ugljičnog dioksida unutar kometa, što je također u skladu s objektom formiranim u vanjskim dijelovima protoplanetarnog diska.
Pogled u prošlost Mliječne staze
Korištenje ALMA-e bilo je ključno jer se ovaj radio-teleskop može usmjeriti mnogo bliže Suncu od konvencionalnih teleskopa. Radioteleskopi otkrivaju niskoenergetske radiovalove, za razliku od teleskopa koji koriste vidljivo svjetlo ili toplinu, što može oštetiti optičke komponente instrumenata kao što je svemirski teleskop James Webb.
Tim je koristio ALMA-u za proučavanje kometa nedugo nakon što se približio Suncu na oko 203 milijuna kilometara, dovoljno blizu da se led na njegovoj površini počne pretvarati u plin pod utjecajem Sunčeve topline.
Istraživači su očekivali da će otkriti običnu vodu (H₂O), ali ona nije bila registrirana u kometu 3I/ATLAS.
– To ne znači da 3I/ATLAS nije sadržavao običnu vodu; to samo znači da je njegova količina bila ispod granice osjetljivosti naših opažanja – rekao je Salazar Manzano.
– Međutim, imali smo veliko iznenađenje kada smo shvatili da smo detektirali deuteriziranu vodu iako nismo registrirali običnu vodu. To nam je odmah pokazalo da je 3I/ATLAS uistinu neobičan objekt.
Malo je vjerojatno da će astronomi ikada moći točno odrediti iz kojeg planetarnog sustava komet potječe, ali to ne znači da nam neće pružiti vrijedne uvide u svemir.
Zvjezdarnica Vera C. Rubin, smještena u Čileu, objavila je svoje prve slike u lipnju i očekuje se da će detektirati više međuzvjezdanih objekata u budućnosti. To bi moglo pomoći znanstvenicima da utvrde je li 3I/ATLAS iznimka zbog visoke koncentracije deuterirane vode ili drugi kometi imaju slična svojstva.
Planetarni astronom Theodore Kareta, profesor astrofizike na Sveučilištu Villanova, koji nije bio uključen u ovo istraživanje, rekao je da prisutnost deuterija u kometu djeluje poput otiska prsta.
– Kako je naša galaksija starila, mijenjala se i vrsta kometa koje je stvarala, što znači da su se mijenjale i vrste planeta koje je mogla formirati – rekao je Kareta.
– Upravo to čini ove međuzvjezdane komete tako fascinantnim, nije ključno samo ono što jesu ili kako izgledaju, već činjenica da nam omogućuju da pogledamo duboko u prošlost i saznamo sliče li planeti “tamo vani” onima koje imamo ovdje, u našem kozmičkom susjedstvu – zaključio je.