Niecały rok temu astronomowie zauważyli kometę przelatującą przez nasz Układ Słoneczny, która pochodziła spoza niego. Obiekt, znany jako 3I/ATLAS, jest dopiero trzecim potwierdzonym gościem międzygwiazdowym, jaki kiedykolwiek wykryto, a naukowcy odkrywają teraz wskazówki dotyczące obcego środowiska, w którym powstał – i najwyraźniej było ono bardzo, bardzo zimne.

Nowe badanie prowadzone przez naukowców z University of Michigan sugeruje, że kometa narodziła się w warunkach znacznie chłodniejszych niż te, które ukształtowały nasz własny Układ Słoneczny. Odkrycia pochodzą z analizy nietypowego składu wody komety, która ujawniła niezwykle wysokie poziomy deuteru, cięższej formy wodoru. Badanie opublikowano w czasopiśmie Nature Astronomy, a wsparcia udzieliły NASA, amerykańska National Science Foundation oraz chilijska National Research and Development Agency.

„Nasze nowe obserwacje pokazują, że warunki, które doprowadziły do powstania naszego Układu Słonecznego, znacznie różnią się od tego, jak układy planetarne ewoluowały w różnych częściach naszej galaktyki” – powiedział Luis Salazar Manzano, główny autor badania i doktorant na Wydziale Astronomii U-M.

Cząsteczki wody składają się z dwóch atomów wodoru i jednego atomu tlenu, co daje wodzie znajomy wzór H2O. W zwykłej wodzie atomy wodoru zawierają tylko proton. Ale niektóre formy wody zawierają deuter, izotop wodoru, który zawiera zarówno proton, jak i neutron. Naukowcy odkryli, że 3I/ATLAS zawiera wyjątkowo dużą ilość tej wody bogatej w deuter. Podczas gdy niewielkie ilości ciężkiej wody istnieją na Ziemi i w kometach w naszym Układzie Słonecznym, poziomy znalezione w 3I/ATLAS były dramatycznie wyższe.

„Ilość deuteru w stosunku do zwykłego wodoru w wodzie jest wyższa niż cokolwiek widzieliśmy wcześniej w innych układach planetarnych i kometach planetarnych” – powiedział Salazar Manzano. Według naukowców stosunek deuteru w komecie był około 30 razy wyższy niż zmierzony w kometach z naszego Układu Słonecznego i około 40 razy wyższy niż stosunek znaleziony w oceanach Ziemi. Naukowcy używają poziomów deuteru jako rodzaju chemicznego odcisku palca, który ujawnia warunki panujące podczas formowania się ciał niebieskich. Porównując te proporcje z tymi znalezionymi bliżej domu, badacze mogą wywnioskować, jakie środowisko wyprodukowało kometę.

Zespół doszedł do wniosku, że 3I/ATLAS prawdopodobnie powstał w znacznie chłodniejszym regionie o niższym poziomie promieniowania niż środowisko, które stworzyło planety i komety w naszym Układzie Słonecznym. „To dowód na to, że warunki, które doprowadziły do powstania naszego Układu Słonecznego, nie są wszechobecne w kosmosie” – powiedziała Teresa Paneque-Carreño, współliderka badania i adiunkt astronomii na U-M. „To może brzmieć oczywiste, ale to jedna z tych rzeczy, które trzeba udowodnić”.

Naukowcy stwierdzili, że badanie było możliwe tylko dlatego, że astronomowie wykryli 3I/ATLAS wystarczająco wcześnie, aby przeprowadzić szczegółowe obserwacje uzupełniające. Po odkryciu Salazar Manzano i współpracownicy zdobyli czas obserwacyjny w MDM Observatory w Arizonie, gdzie wykryli pierwsze oznaki emisji gazu z komety (MDM oznacza Michigan, Dartmouth i Massachusetts Institute of Technology, pierwotnych partnerów obserwatorium). Salazar Manzano następnie połączył siły z Paneque-Carreño, która wniosła doświadczenie w korzystaniu z Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, czyli ALMA, w Chile. Instrumenty ALMA są wystarczająco czułe, aby odróżnić wodę deuterowaną od zwykłej wody, co pozwoliło zespołowi precyzyjnie zmierzyć stosunek między nimi.

Naukowcy twierdzą, że jest to pierwszy raz, kiedy naukowcom udało się przeprowadzić tego typu analizę wody na obiekcie międzygwiazdowym. „Bycie na University of Michigan i dostęp do tych obiektów był kluczem do umożliwienia tej pracy” – powiedział Salazar Manzano. „Byliśmy częścią zespołu, który był bardzo utalentowany i bardzo doświadczony w wielu dziedzinach, wszyscy się uzupełnialiśmy i to pozwoliło”