1年足らず前、天文学者たちは太陽系を通過する彗星を発見した。その彗星ははるか彼方から来たものだ。3I/ATLASとして知られるこの天体は、これまでに確認された3番目の星間訪問者に過ぎない。科学者たちは今、その彗星が形成された異星環境の手がかりを明らかにしつつある。どうやら、その環境は非常に、非常に寒かったらしい。
ミシガン大学の研究者らが主導した新たな研究によると、この彗星は私たちの太陽系を形作った条件よりもはるかに寒冷な環境で誕生した可能性がある。この発見は、彗星の異常な水の組成分析から得られたもので、重水素（水素のより重い同位体）が異常に高いレベルで含まれていることが明らかになった。この研究は『ネイチャー・アストロノミー』誌に掲載され、NASA、米国国立科学財団、チリ国家研究開発庁の支援を受けた。
「私たちの新しい観測は、太陽系の形成につながった条件が、銀河のさまざまな場所で惑星系が進化する方法とは大きく異なることを示しています」と、研究の主著者でミシガン大学天文学科の大学院生ルイス・サラザール・マンサーノ氏は述べた。
水分子は2つの水素原子と1つの酸素原子から構成され、水に馴染み深いH2Oの式を与える。通常の水では、水素原子は陽子のみを含む。しかし、一部の水には陽子と中性子の両方を含む水素の同位体である重水素が含まれている。研究者らは、3I/ATLASがこの重水素を豊富に含む水を異常に多く含んでいることを発見した。少量の重水は地球や太陽系内の彗星にも存在するが、3I/ATLASで見つかったレベルは劇的に高かった。
「水の中の通常の水素に対する重水素の量は、他の惑星系や惑星彗星でこれまでに見られたどの値よりも高い」とサラザール・マンサーノ氏は述べた。研究者らによると、彗星の重水素比は、太陽系の彗星で測定された値の約30倍、地球の海洋で見られる比の約40倍だった。科学者たちは重水素レベルを化学的な指紋として使い、天体が形成されたときの条件を明らかにする。これらの比を身近なものと比較することで、研究者は彗星を生み出した環境の種類を推測できる。
研究チームは、3I/ATLASはおそらく、太陽系の惑星や彗星を生み出した環境よりもはるかに寒冷で放射線レベルの低い領域で形成されたと結論付けた。「これは、私たちの太陽系の創造につながった条件が宇宙全体に普遍的に存在するわけではないという証拠です」と、研究の共同リーダーでミシガン大学天文学助教授のテレサ・パネケ＝カレーニョ氏は述べた。「それは明白に聞こえるかもしれませんが、証明しなければならないことの一つです」
研究者らは、この研究が可能になったのは、天文学者たちが3I/ATLASを詳細な追跡観測に十分早く検出したからだと述べている。発見後、サラザール・マンサーノ氏と共同研究者らはアリゾナ州のMDM天文台での観測時間を確保し、彗星からのガス放出の最初の兆候をいくつか検出した（MDMはミシガン大学、ダートマス大学、マサチューセッツ工科大学の頭文字で、天文台の当初のパートナー）。その後、サラザール・マンサーノ氏はパネケ＝カレーニョ氏とチームを組み、同氏はチリのアルマ望遠鏡（ALMA）の使用経験を持ち込んだ。ALMAの機器は重水を含む水と通常の水を区別するのに十分な感度を持ち、チームは両者の比を正確に測定することができた。
研究者らは、星間天体に対してこの種の水分析を科学者が成功裏に行ったのはこれが初めてだと述べている。「ミシガン大学に所属し、これらの施設を利用できたことが、この研究を可能にする鍵でした」とサラザール・マンサーノ氏は述べた。「私たちは非常に才能があり、複数の分野で非常に経験豊富なチームの一員であり、全員が互いに補完し合い、それが可能にしたのです」