Міжзоряна комета 3I/ATLAS містить хімічну підказку щодо умов у планетарній системі, з якої вона походить, — інформацію, що була збережена задовго до того, як вона досягла нашого Сонця. Її метановий склад надзвичайно багатий на важкий водень, що свідчить про те, що заморожені складові комети сформувалися в надзвичайно холодному середовищі навколо іншої зорі — або в хмарі, що існувала до її утворення.
Космічний телескоп досліджує хімію міжзоряної комети
За допомогою космічного телескопа James Webb Натан Рот з Американського університету та Центру космічних польотів імені Годдарда NASA разом із колегами виміряли співвідношення важкого та звичайного водню в 3I/ATLAS, яке приблизно в 13 разів перевищує аналогічний показник для комети 67P/Чурюмова — Герасименко (яка, ймовірно, походить із нашої Сонячної системи). Про це повідомляє сайт Phys.org.
Їхні результати, опубліковані в журналі Nature Astronomy, дають науковцям рідкісну можливість дослідити ранню хімію іншої планетної системи. Складність полягає в тому, щоб, виходячи з характеристик газу, що виривається, реконструювати умови, за яких утворився його лід.
Пошук сигналу дейтерію в комі комети
Важкий водень, який називається дейтерієм, має в ядрі додатковий нейтрон. Він може замінити звичайний водень у молекулі метану, яка складається з одного атома вуглецю, з’єднаного з чотирма атомами водню. Ця заміна змінює інфрачервону сигнатуру молекули, що дозволяє астрономам розрізняти ці дві форми, але версія, що містить дейтерій, видає набагато слабший сигнал.
22 та 23 грудня 2025 року телескоп James Webb спостерігав за кометою 3I/ATLAS, коли вона перебувала на відстані від Сонця, що приблизно в 2,4 раза перевищувала відстань від Сонця до Землі. Телескоп аналізував інфрачервоне випромінювання з коми — хмари газу, що оточує крижане ядро комети.
Дослідники змоделювали та відняли світло від інших газів, а потім шукали серед набагато яскравіших проявів звичайного метану слабкі сліди його важчого аналога. Ці сигнали дозволили визначити співвідношення дейтерію до водню, або коефіцієнт D/H, у метані на рівні приблизно 3,2 %. «Це значення коефіцієнта D/H перевищує будь-яке інше значення для метану, виміряне в Сонячній системі», — пишуть автори.
Порівняння з кометою 67P, яка належить до сімейства комет Юпітера і, ймовірно, походить із поясу Койпера, є особливо корисним, оскільки це єдина інша комета, у якій був виявлений метан, що містить дейтерій. Для цього вимірювання знадобилося детальне дослідження зблизька, проведене космічним апаратом Rosetta. Телескоп James Webb виявив цю молекулу на відстані в кометі 3I/ATLAS — «гості», що з’явилася з-поза меж нашої Сонячної системи.
Метановий лід дає підказки
У надзвичайно холодному газі деякі хімічні реакції сприяють включенню дейтерію до складу молекул. За температур близько 10 градусів вище абсолютного нуля реакції, які могли б знівелювати це збагачення, стають менш ефективними. Хімічні реакції на міжзоряних пилових зернах можуть таким чином утворювати лід, багатий на дейтерій, який зрештою стає частиною комети.
Нові вимірювання також дають підказку щодо часу утворення. Співвідношення D/H у метані було приблизно втричі вищим за те, що раніше вимірювалося у воді об’єкта 3I/ATLAS. Дослідники припускають, що метан міг утворитися пізніше, після того, як навколишні хімічні процеси мали більше часу для концентрації важкого водню.
Умови утворення комети 3I/ATLAS
Команда стверджує, що результат щодо метану узгоджується з теорією про походження 3I/ATLAS у холодній хмарі або середовищі, що оточує зорю, яка формується, де відносно мало елементів, важчих за гелій, і висока інтенсивність бомбардування космічними променями. Ці енергійні частинки сприяють запуску реакцій, що збагачують молекули дейтерієм.
Однак це дає, скоріше, ймовірну історію, а не однозначно визначене місце походження. Для порівняння бракує прямих вимірювань співвідношення D/H метану у віддалених середовищах зореутворення, а ті кілька хімічних моделей, які наводять такі оцінки, не досягають значення, виміряного в цьому дослідженні.
Отже, комета ставить ці моделі перед серйозним випробуванням. Щільна речовина навколо молодих зір може приховувати хімічний склад льоду від телескопів, але комета 3I/ATLAS принесла частину цієї речовини у поле нашого зору. Будь-які описи того, як утворилися її складові, тепер повинні пояснити, чому її метан містить так багато важкого водню.
