U metanu koji ispušta međuzvjezdani komet 3I/ATLAS astronomi su utvrdili omjer deuterija i običnog vodika viši od svih vrijednosti dosad izmjerenih u metanu Sunčeva sustava. Nalaz teleskopa James Webb podupire pretpostavku da je komet nastao u vrlo hladnom okolišu, bitno drukčijem od onoga iz kojeg potječu naši planeti.
Izmjereni omjer iznosi 3,18 posto, uz mjernu nesigurnost od 0,30 postotnih bodova. To je približno 13 puta više nego u metanu kometa 67P/Čurjumov-Gerasimenko, koji je izbliza istraživala europska sonda Rosetta.
Nathan Roth iz NASA-ina Goddardova centra i međunarodni tim objavili su rezultate 23. listopada u časopisu Nature Astronomy. Ranija istraživanja 3I/ATLAS-a već su pokazala neobičan sastav vode. Analiza metana omogućuje provjeru vide li se isti uvjeti nastanka i u organskim molekulama.
Što teški vodik može otkriti o kometu
Deuterij je teži izotop vodika. Jezgra običnog vodika ima jedan proton, a jezgra deuterija uz proton ima i neutron. Kemijski se ponašaju slično, ali razlika u masi utječe na brzine reakcija i na to u koje se molekule ugrađuju.
U vrlo hladnim oblacima plina i prašine neke reakcije pogoduju obogaćivanju molekula deuterijem. Ako se takve molekule zadrže u ledu na zrncima prašine koja poslije postanu dio kometa, njihov izotopni sastav može sačuvati podatke o uvjetima prije nastanka planeta.
Molekula metana sastoji se od jednog atoma ugljika i četiri atoma vodika. Istraživači su uz običan metan prepoznali i njegov oblik u kojem je jedan vodikov atom zamijenjen deuterijem. Usporedbom njihovih signala izračunali su omjer deuterija i vodika u metanu.
Vrijednost od 3,18 posto odnosi se na omjer atoma deuterija i običnog vodika u metanu, a ne na udio teškog vodika u ukupnoj masi kometa. Usporedba s Rosettom odnosi se na isti spoj u dvama različitim tijelima.
Rijetko mjerenje u plinu oko jezgre
Webbov instrument NIRSpec snima infracrveni spektar kome, oblaka plina i prašine oko čvrste jezgre kometa. Različite molekule u spektru ostavljaju prepoznatljive linije. Signal metana s deuterijem slab je i djelomično se preklapa sa signalima drugih tvari, pa ga je potrebno pažljivo razdvojiti računalnim modelima.
Za analizu su upotrijebili opažanja iz prosinca 2025., a doprinos drugih molekula izdvajali su modeliranjem njihove emisije.
Takva su mjerenja u kometima iznimno rijetka. Prije ovog nalaza jedini komet s pouzdanom detekcijom takve molekule bio je 67P, zahvaljujući mjerenjima Rosette u njegovoj neposrednoj blizini. Usporedba dvaju kometa zato je dragocjena, ali uzorak još ostaje malen.
U oba tijela metan je jače obogaćen deuterijem od vode. To odgovara širem obrascu poznatom iz proučavanja organskih molekula u hladnim područjima nastanka zvijezda. Izraz organski ovdje označava kemiju ugljikovih spojeva; prisutnost metana nije dokaz života.
U pratećim opažanjima sudjelovala je i zagrebačka škola
Autori u zahvalama rada navode i Srednju školu Jelkovec iz Zagreba, među školama i skupinama uključenima u program Comet Chasers. Program je osigurao prateća astrometrijska opažanja, odnosno mjerenja položaja kometa, koja su pomogla preciznije odrediti gdje teleskop treba usmjeriti.
Ta su mjerenja poslužila pripremi opažanja, dok je molekularni sastav odredio tim koji je analizirao Webbove spektre. Preciznije poznavanje položaja važno je za praćenje tako brzog objekta i učinkovito korištenje vremena teleskopa.
Izotopni sastav metana uklapa se u tumačenje prema kojem je led 3I/ATLAS-a nastao u hladnom međuzvjezdanom ili protozvjezdanom okolišu, siromašnom elementima težima od helija i izloženom snažnom kozmičkom zračenju. Sam omjer ne otkriva određenu matičnu zvijezdu niti daje točnu starost kometa.
Mjerenja vode u istom kometu omogućuju usporedbu udjela deuterija u dvama spojevima. Modeli njegova podrijetla trebaju istodobno objasniti izotopne omjere u vodi i metanu, a opažanja drugih međuzvjezdanih kometa pokazala bi koliko je takav sastav čest.
