Kometa iz drugog planetarnog sustava prošla kraj nas: Otkriveno nešto neobično

Astronomi su pomoću radio-teleskopa uspjeli zaviriti u unutrašnjost kometa i doći do novih spoznaja o njezinu podrijetlu. 3I/ATLAS privukla je pozornost u srpnju, kada su istraživači prvi put utvrdili da prolazi kroz naš Sunčev sustav.

Riječ je tek o trećem međuzvjezdanom objektu, odnosno nebeskom tijelu koje potječe izvan našeg Sunčeva sustava, opaženom tijekom prolaska kroz naš dio svemira. Kometa je u prosincu počela napuštati Sunčev sustav.

Prva istraživanja njezina sastava, objavljena 23. travnja u časopisu Nature Astronomy, pokazala su da je nastala u području koje se znatno razlikuje od onoga u kojem je nastao naš Sunčev sustav.

Promatranja su provedena pomoću teleskopa Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) u Čileu, početkom studenoga, samo nekoliko dana nakon što je kometa prošla najbliže Suncu.

ALMA je istraživačima omogućio mjerenje deuterija u kometu, što je prvi put da je taj izotop vodika pronađen u međuzvjezdanom objektu.

„Deuterij se uglavnom nalazi u vodi kometa Sunčevog sustava i u Zemljinim oceanima u obliku deuterirane vode HDO, poznate i kao poluteška voda“, napisao je vodeći autor istraživanja Luis Eduardo Salazar Manzano, doktorand na Odsjeku za astronomiju Sveučilišta Michigan.

„Naša promatranja pomoću ALMA teleskopa 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 kometama Sunčevog sustava.“

Ovo bi otkriće moglo pomoći znanstvenicima u razumijevanju ekstremnih uvjeta u planetarnom sustavu iz kojeg kometa potječe, ali i u istraživanju toga kako je Mliječna staza izgledala mnogo prije nastanka našeg Sunčeva sustava.

„Međuzvjezdani objekti su vremenske kapsule koje donose materijal iz okruženja u kojima su nastajali drugi planetarni sustavi, a naša mjerenja nam konačno omogućavaju da otvorimo te kapsule i zavirimo u fizičke uvjete iz kojih su ti objekti potekli“, rekao je Salazar Manzano.

Drevni i neobični objekt

Voda, odnosno H2O, uobičajeno se sastoji od dva atoma vodika i jednog atoma kisika. Deuterirana voda razlikuje se po tome što atomi vodika, uz proton, imaju i neutron. Zbog dodatnog neutrona takva je voda teža od obične vode.

Količina deuterirane vode u kometu 3I/ATLAS može pružiti tragove o mjestu na kojem je nastala, smatraju istraživači.

„Povećanje količine deuterija uglavnom se događa kada voda nastaje u hladnim molekularnim oblacima u međuzvjezdanom prostoru, što je otprilike isto vrijeme kada nastaju Sunčevi sustavi oko drugih zvijezda“, rekao je Salazar Manzano.

Znanstvenici smatraju da je planetarni sustav iz kojeg dolazi ova međuzvjezdana kometa bio izrazito hladan, znatno hladniji od našeg Sunčeva sustava u vrijeme njegova nastanka.

„Temperatura u okruženju u kojem je nastala kometa 3I/ATLAS bila je niža od 30 Kelvina, što odgovara temperaturi od minus 243,14 stupnjeva Celzijevih“, rekao je.

Ranija istraživanja pokazala su da bi međuzvjezdana kometa mogla biti stara čak 11 milijardi godina. To je znatno više od starosti našeg Sunčeva sustava i Sunca, koji su nastali prije približno 4,5 milijardi godina.

Voda koja je još zarobljena unutar kometa vjerojatno je nastala mnogo prije njezine matične zvijezde. Sama kometa 3I/ATLAS, međutim, formirala se kasnije iz protoplanetarnog diska plina i prašine koji je kružio oko zvijezde i u kojem nastaju planeti, objasnio je Salazar Manzano.

Budući da više temperature mogu smanjiti količinu deuterija zbog kemijskih reakcija, istraživači smatraju da je 3I/ATLAS nastala i većinu vremena provela u vanjskim dijelovima protoplanetarnog diska. Ondje je mogla zadržati visoku koncentraciju deuterirane vode.

Nova otkrića podudaraju se s ranijim promatranjima koja su pokazala veliku količinu ugljikova dioksida u međuzvjezdanoj kometi. I to je svojstvo karakteristično za objekte nastale u vanjskim dijelovima protoplanetarnog diska.

Pogled u prošlost Mliječne staze

Korištenje ALMA teleskopa bilo je posebno važno jer radio-teleskop može promatrati objekte pod manjim kutom u odnosu na Sunce nego tradicionalni teleskopi. Radio-teleskopi detektiraju niskoenergetske radiovalove, za razliku od vidljive svjetlosti ili visokih energija topline koje mogu oštetiti optičke dijelove teleskopa poput Jamesa Webba.

Tim je ALMA teleskopom proučavao kometu ubrzo nakon što se približila Suncu na oko 203 milijuna kilometara. Bila je dovoljno blizu da led na njezinoj površini počne sublimirati u plin koji se može detektirati zbog Sunčeve topline.

Istraživači su očekivali da će pronaći H2O, no običnu vodu u kometu 3I/ATLAS nisu uspjeli detektirati.

„To ne znači da kometa nije sadržavala običnu vodu, već samo da je njezina količina bila ispod granice osjetljivosti naših promatranja“, rekao je Salazar Manzano. „Međutim, doživjeli smo veliko iznenađenje kada smo shvatili da smo detektirali deuteriranu vodu unatoč tome što nismo registrirali običnu vodu, što nam je odmah pokazalo da je 3I/ATLAS zaista neobičan objekt.“

Astronomi vjerojatno nikada neće moći utvrditi iz kojeg planetarnog sustava 3I/ATLAS potječe. Ipak, međuzvjezdani objekti mogli bi pružiti vrijedne informacije o skrivenim i dosad nepoznatim aspektima svemira.

Opservatorij Vera C. Rubin u Čileu objavio je prve fotografije kometa u lipnju, a očekuje se da će u budućnosti puno češće otkrivati međuzvjezdane objekte. To bi Salazaru Manzanu i njegovim kolegama moglo pomoći da utvrde je li 3I/ATLAS iznimka zbog velike količine deuterirane vode ili i druge komete imaju sličnu razinu obogaćenja.

„Veoma je jasno da tek zagrebavamo površinu kada je riječ o proučavanju ovih međuzvjezdanih kometa“, rekao je planetarni astronom dr. Teodor Kareta, docent astrofizike i planetarnih znanosti na Sveučilištu Villanova u blizini Philadelphije. „Način na koji razmišljamo kao znanstvena zajednica brzo se mijenja dok učimo postavljati nova pitanja i tumačiti zbunjujuće odgovore.“

Kareta je proučavao kometu 3I/ATLAS, ali nije sudjelovao u ovom istraživanju. Prema njegovim riječima, prisutnost deuterija u kometu može se promatrati kao svojevrsni otisak prsta koji pokazuje od čega je kometa nastala, ali i kakva je bila naša galaksija prije više od 10 milijardi godina, kada je sadržavala manje metala nego danas.

„Kako je naša galaksija starjela, mijenjale su se i vrste kometa koje su nastajale, a to znači da su se mijenjale i vrste planeta koje su mogle nastati“, napisao je Kareta u e-poruci. „Upravo to čini ove međuzvjezdane komete toliko fascinantnima, nije stvar samo u tome što su ili kako izgledaju, već u tome kako nam omogućavaju da pogledamo duboko u prošlost i otkrijemo nalikuju li planeti tamo negdje onima koje imamo kod kuće.“