Новый гость в нашей солнечной системе: комета 3I/ATLAS

Дэррил З. Селигман, помощник профессора физики и астрономии в Университете штата Мичиган, рассказывает о комете 3I/ATLAS, третьем большом межзвездном объекте, открытой в нашей солнечной системе. Комета 3I/ATLAS - это астероид или комета, образовавшаяся вне нашей солнечной системы и обнаруженная при прохождении через нашу систему.

Астрономы могут получить информацию о небесных телах, наблюдая за светом, отраженным от них с помощью телескопов. Когда 3I/ATLAS будет ближе всего к Земле, все особенности, которые мы ищем, будут легче обнаружить с помощью наших телескопов.

Этот межзвездный путешественник, вероятно, сформировался в протопланетном диске газа и пыли, вращающемся вокруг другой звезды, где происходит активное образование планет. Скорее всего, 3I/ATLAS была выброшена из своей родной системы при помощи гравитационного эффекта, подобного эффекту, который происходит при близком прохождении массивной экзопланеты. С тех пор она движется через межзвездную среду галактики Млечный Путь уже миллиарды лет.

19 декабря, всего за шесть дней до Рождества, 3I/ATLAS будет ближе всего к Земле за всю свою жизнь. Вы сможете увидеть ее вблизи с помощью небольшого телескопа или мощных биноклей. Это близкое прохождение также дает астрономам лучшую возможность изучить, как образование планет в экзопланетных системах похоже или отличается от того, как это произошло в нашей солнечной системе.

В последние семь лет мы открыли три объекта, принадлежащих к совершенно новому классу небесных тел: межзвездные объекты. Эти объекты имеют гиперболические орбиты, в отличие от связанных круговых или эллиптических орбит всех объектов, родных нашей солнечной системе. Это говорит о том, что они пришли из другого места: они приходят и уходят, не возвращаясь. Мы получаем только мимолетный взгляд на жизнь этих объектов, и измерения, которые мы проводим во время их краткого прохождения через нашу солнечную систему, могут дать нам важные подсказки для понимания образования планет во всей галактике.

Мы знаем, что наша солнечная система выбросила огромное количество материала в галактику Млечный Путь в виде межзвездных комет. Наши лучшие компьютерные симуляции показали, что, чтобы воспроизвести структуру нашей солнечной системы, которую мы видим сегодня, вероятно, был бурный период, во время которого гигантские планеты Юпитер, Уран, Сатурн и Нептун мигрировали, выбрасывая материал в пояс Койпера и облако Оорта. Во время этого процесса мы, вероятно, освободили около 30 масс Земли комет размером с 3I/ATLAS в межзвездную среду.

За последние 30 лет мы обнаружили, что планеты удивительно распространены вокруг других звезд. Поэтому не удивительно, что и другие планетные системы также должны были выбросить кометы в галактику Млечный Путь. Первый известный межзвездный объект, 1I/'Oumuamua, был открыт в 2017 году. Два года спустя мы открыли 2I/Borisov, который показал яркий кометный хвост, и его состав был сильно отличен от состава комет нашей солнечной системы. Наши телескопические наблюдения показали, что он содержит больше оксида углерода, чем воды. Большинство комет нашей солнечной системы состоят из гораздо большего количества воды, чем любого другого типа льда.

Лед, который мы видим в комете, может рассказать нам что-то о условиях, в которых он образовался. Например, вода замерзает при низких температурах. Чем дальше от Солнца образуется комета, тем холоднее она. Поэтому тот факт, что кометы нашей солнечной системы имеют воду в качестве основного льда, говорит нам о том, что они в основном образовались возле того места, где сейчас находится Юпитер, примерно в пять раз дальше от Земли. Оксид углерода и диоксид углерода замерзают при гораздо более низких температурах, чем вода. Следовательно, присутствие оксида углерода в 2I/Borisov говорит нам о том, что он, вероятно, образовался на гораздо большем расстоянии от своей звезды, чем типичные кометы нашей солнечной системы.

Астрономы искали межзвездные объекты безуспешно в течение шести лет, пока мы не обнаружили 3I/ATLAS в июле этого года. И 3I/ATLAS была стоит ожидания. Мы отслеживали ее с момента открытия, и наши ранние наблюдения с помощью объектов, таких как телескоп Джеймса Уэбба, показали, что она обогащена диоксидом углерода. Это, вероятно, говорит нам о том, что, как и 2I/Borisov, 3I/ATLAS образовалась гораздо дальше от своей родной звезды, чем кометы нашей солнечной системы.

За несколько дней до Рождества 3I/ATLAS будет на своем ближайшем расстоянии от Земли. Это волнительно для всех, потому что любой может увидеть 3I/ATLAS с помощью мощного любительского телескопа. А для нас, астрономов, все эти важные особенности льда легче обнаружить, когда 3I/ATLAS ближе к Земле.

Эти наблюдения могут говорить нам о том, что образование комет происходит в гораздо более отдаленных регионах, чем мы ранее считали возможным на основе наших выводов из нашей солнечной системы. Таким образом, наша солнечная система была бы несколько уникальной. Альтернативно, возможно, что мы также произвели такие далекие кометы, но все они были впоследствии выброшены. И тогда, может быть, наша солнечная система не так уникальна, как мы думали. В любом случае, 3I/ATLAS дает нам новое окно, чтобы поставить нашу солнечную систему в ее космический контекст в это Рождество.