Međuzvjezdani objekt 3I/ATLAS pokazuje kemijski sastav koji se teško uklapa u poznatu sliku kometa Sunčeva sustava. Nova promatranja upućuju na to da je nastao u vrlo hladnom okolišu, možda u planetarnom sustavu koji potječe iz ranog razdoblja Mliječne staze.
To 3I/ATLAS čini jednim od najzanimljivijih objekata koji su ikada prošli kroz naše susjedstvo. Ne zato što je stigao izvan Sunčeva sustava, nego zato što u sebi nosi materijal koji je nastao pod uvjetima kakve ne vidimo u kometima oko Sunca.
Rijetak komad materijala iz drugog planetarnog sustava
3I/ATLAS pripada iznimno maloj skupini potvrđenih međuzvjezdanih objekata. To su tijela koja nisu nastala u Sunčevu sustavu, nego u sustavima oko drugih zvijezda. Gravitacijski poremećaji mogu ih izbaciti iz njihova izvornog okruženja, nakon čega nastavljaju putovati međuzvjezdanim prostorom.
Astronomi su dosad potvrdili samo tri takva objekta. Prvi je bio 1I/ʻOumuamua, drugi 2I/Borisov, a 3I/ATLAS je treći poznati primjer.
Njihova vrijednost je u tome što ne predstavljaju samo udaljene točke svjetlosti. Oni su stvarni komadi drugih planetarnih sustava koji nakratko dolaze dovoljno blizu da ih teleskopi mogu izravno proučavati. Kod egzoplaneta i diskova oko mladih zvijezda astronomi najčešće rade s neizravnim tragovima. Kod međuzvjezdanih objekata analiziraju materijal koji je fizički stigao iz drugog zvjezdanog okruženja.
Zato 3I/ATLAS nije važan samo kao rijedak prolaznik. On je uzorak drukčije kemijske povijesti, donesen u Sunčev sustav bez svemirske misije i bez slijetanja na daleki svijet.
Sastojci su poznati, ali omjeri odskaču
Kao aktivan kometni objekt, 3I/ATLAS sadrži ledove i hlapljive tvari. Kada se približio Suncu, dio tog materijala počeo je prelaziti iz leda u plin. Oko jezgre se stvorila koma, a iz nje i rep, što astronomima omogućuje da analiziraju plin i prašinu oslobođene iz unutrašnjosti objekta.
Takva analiza ne svodi se na izgled kometa. Svaka molekula i svaki atom ostavljaju vlastiti potpis u svjetlosti koja dolazi do teleskopa. Spektroskopija taj svjetlosni zapis razdvaja na pojedine valne duljine, pa astronomi mogu prepoznati koje se tvari nalaze u komi.
Kod 3I/ATLAS-a zabilježeni su voda, ugljikov dioksid, ugljikov monoksid, metan, spojevi cijanida, sulfidi te slobodni atomi željeza i nikla. Ti sastojci sami po sebi nisu neočekivani. Nalazimo ih i u kometima nastalima u Sunčevu sustavu.
Razlika je u njihovim količinama.
3I/ATLAS ima visoku zastupljenost ugljikova dioksida i nisku zastupljenost amonijaka u odnosu na komete koje poznajemo oko Sunca. Upravo taj omjer izdvaja ga iz poznate skupine. Ne izgleda kao običan komet koji je samo došao iz drugog smjera, nego kao tijelo koje je nastalo u drukčijem kemijskom i toplinskom okolišu.
Drugim riječima, njegov sastav ne ponavlja recept ranog Sunčeva sustava. U njemu se vidi drugačija povijest nastanka.
Webb je u vodi pronašao potpis ekstremne hladnoće
Jedna od novih studija, objavljena u časopisu Nature, oslanja se na podatke Svemirskog teleskopa James Webb. Istraživači su u njima analizirali vodu i ugljikov dioksid u 3I/ATLAS-u, a posebno su ih zanimali izotopi.
Izotopi su različiti oblici istog kemijskog elementa. U astronomiji su važni zato što njihovi omjeri mogu otkriti uvjete u kojima je određeni materijal nastao. U ovom slučaju ključan je bio omjer deuterija i vodika u vodi. Deuterij je teži oblik vodika, a veća količina deuterija obično upućuje na nastanak leda u vrlo hladnom okolišu.
Kod 3I/ATLAS-a omjer deuterija i vodika iznosi oko 1 posto. To je znatno više nego kod promatranih kometa Sunčeva sustava.
Takav rezultat upućuje na temperature niže od 30 kelvina, odnosno niže od približno -243 Celzijeva stupnja. U tako hladnom okolišu led na sitnim zrncima prašine može se obogatiti deuterijem. Ta se zrnca zatim postupno spajaju i stvaraju veća ledena tijela.
Zato voda u 3I/ATLAS-u nije samo jedan od njegovih sastojaka. Ona je zapis okoliša u kojem je objekt nastao.
Ugljik otvara priču o vrlo starom podrijetlu
Drugi važan trag nalazi se u ugljiku. U 3I/ATLAS-u omjer ugljika-12 i ugljika-13 znatno je viši od vrijednosti poznatih u Sunčevu sustavu.
Taj omjer može nositi informaciju o vremenu nastanka. U ranoj povijesti svemira prve generacije zvijezda stvarale su ugljik s drukčijim izotopnim omjerima od onih koje nalazimo u mlađim zvjezdanim sustavima. Kako su se nove generacije zvijezda rađale i umirale, obogaćivale su međuzvjezdani prostor novim elementima. S time se postupno mijenjao i kemijski sastav galaksije.
Ako je 3I/ATLAS nastao s tako visokim omjerom ugljika-12 i ugljika-13, mogao bi potjecati iz vrlo ranog razdoblja Mliječne staze. Prema novim analizama, moguće je da je riječ o objektu starom oko 12 milijardi godina.
Ta procjena ne stoji sama. Ranije analize njegove brzine već su upućivale na to da bi 3I/ATLAS mogao biti vrlo star međuzvjezdani objekt. Sada se toj slici pridružuje i kemijski dokaz.
Ako se formirao oko zvijezde slične Suncu, ta zvijezda možda je već odavno završila svoj život. Kometni objekt izbačen iz njezina sustava mogao je nastaviti putovati galaksijom mnogo dulje od zvijezde uz koju je nastao.
Zato 3I/ATLAS nije samo astronomska rijetkost. On bi mogao biti ledeni ostatak planetarnog sustava iz vremena kada se Mliječna staza još oblikovala kroz sudare i spajanja s drugim galaksijama.
U idućem desetljeću astronomi očekuju velik skok u broju otkrivenih međuzvjezdanih objekata. U tome bi važnu ulogu trebali imati NASA-in NEO Surveyor i Opservatorij Vera C. Rubin u Čileu. Tada 3I/ATLAS možda neće ostati tek neobična iznimka, nego jedan od prvih poznatih primjeraka mnogo šire priče o materijalu nastalom oko drugih zvijezda, u različitim razdobljima povijesti naše galaksije.