Tähtitieteilijät ovat paljastaneet uusia yksityiskohtia kaukaisen tähden ympärillä syntyneen ja aurinkokuntaamme saapuneen komeetan koostumuksesta ja iästä.
He päättelevät, että 3I/Atlas -komeetan koostumus poikkeaa huomattavasti kaikista Aurinkokunnan tunnetuista taivaankappaleista.
Kolme hiljattain julkaistua tutkimusta (1, 2, 3) valottaa tämän eksoottisen komeetan alkuperää.
3I/Atlas näyttää syntyneen hyvin kylmässä ympäristössä mahdollisesti noin 12 miljardia vuotta sitten, maailmankaikkeuden ollessa vielä hyvin nuori.
Komeetta löydettiin lähes tasan vuosi sitten sen kulkiessa Aurinkokunnan sisään johtavalla radalla, joka vei sen Aurinkokunnan sisäosien läpi ja edelleen ulos toiselta puolelta.
Nämä kaukaiset alkuperät tekevät tähtienvälisistä kappaleista erittäin kiinnostavia tähtitieteilijöille, sillä ne ovat muiden planeettakuntien fyysisiä palasia, jotka galaktiset vuorovesivoimat ovat kuljettaneet luoksemme tutkittaviksi.
Komeettana 3I/Atlas sisälsi jäitä, jotka sublimoituivat eli muuttuivat suoraan kiinteästä olomuodosta kaasuksi. Auringon lämmittäessä komeettaa nämä kaasut purkautuivat siitä avaruuteen muodostaen näyttävän pyrstön ja kirkkaan hunnun eli koman sen ympärille.
Komeetalla ei ole omaa sisäistä valonlähdettä. Sen komassa oleva pöly heijastaa auringonvaloa, ja siitä haihtuvat aineet hohtavat.
Kyse ei kuitenkaan ole pelkästä valonäytöksestä, sillä jokainen hohtava molekyyli jättää teleskooppeihin saapuvaan valoon oman spektrisen sormenjälkensä. Näiden sormenjälkien avulla voidaan tunnistaa komeetan sisältämät kemialliset aineet.
Ne paljastuvat, kun valo jaetaan aallonpituuksiinsa. Tämän avulla tähtitieteilijät voivat päätellä komeetan kemiallisen koostumuksen.
Tämä paljasti, että 3I/Atlas sisältää veden, hiilidioksidin ja hiilimonoksidin, metaanin, syanidien, sulfidien sekä vapaasti esiintyvien rauta- ja nikkeliatomien muodostaman yhdistelmän.
Näiden ainesosien läsnäolo on varsin odotettua, sillä niitä kaikkia havaitaan säännöllisesti myös Aurinkokuntamme komeetoissa.
Niiden keskinäiset runsaussuhteet ovat kuitenkin erilaiset 3I/Atlasissa.
Korkea hiilidioksidin ja matala ammoniakin määrä osoittavat sen olevan Aurinkokunnan ulkopuolinen tulokas. Lisäksi eri isotooppeja, eli saman alkuaineen erilaisia muotoja, sisältävistä atomeista muodostuneilla molekyyleillä on hieman toisistaan poikkeavat valospektriset tunnusmerkit.
Kirkkaan komeetan, kuten 3I/Atlasin, tapauksessa suurimpien ja herkimpien teleskooppien avulla nämä tunnusmerkit voidaan erottaa toisistaan, jolloin tähtitieteilijät voivat mitata komeetan isotooppisuhteet.
Yhdessä uusista Nature-lehdessä julkaistuista tutkimuksista hyödynnetään James Webb -avaruusteleskoopilla mitattuja veden ja hiilidioksidin spektrisiä tunnusmerkkejä 3I/Atlasin kahden hiilen isotoopin, ¹²C:n ja ¹³C:n, välisen suhteen sekä deuteriumin, eli vedyn raskaan muodon ja tavallisen vedyn välisen suhteen laskemiseen.
Nämä ovat erityisen merkillepantavia tuloksia, sillä 3I/Atlasin kaltaisen tähtienvälisen kappaleen isotooppisuhteiden pitäisi vastata sen syntysijan isotooppisuhteita. Näin voidaan tehdä yksityiskohtaisia päätelmiä niistä olosuhteista, joissa 3I/Atlas syntyi, sekä tähdestä, jonka ympärillä se muodostui.
3I/Atlasin veden sisältämän raskaan vedyn ja vedyn suhteeksi havaittiin noin yksi prosentti, mikä on selvästi suurempi kuin millään havaitulla Aurinkokunnan komeetalla. Näin korkeita raskaan vedyn pitoisuuksia esiintyy vain erittäin kylmissä ympäristöissä, joissa lämpötila on alle -243 celsiusastetta.
Näissä olosuhteissa tavalliset vetyatomit korvautuvat raskaammilla deuteriumatomeilla pienten pölyhiukkasten pintaa peittävässä vesijäässä. Ajan myötä nämä jäiset pölyhiukkaset takertuvat yhteen ja muodostavat komeettoja.
Myös 3I/Atlasin ¹²C/¹³C-hiili-isotooppisuhde oli poikkeuksellisen korkea, selvästi suurempi kuin missään Aurinkokunnan taivaankappaleessa havaittu arvo. Näiden isotooppien välinen suhde toimii eräänlaisena kosmisena kellona.
Maailmankaikkeuden alkumetreillä ensimmäinen tähtisukupolvi tuotti hiiltä, jossa ¹²C/¹³C-suhde oli korkea, mutta myöhemmät tähtisukupolvet ovat pienentäneet sitä.
Jotta 3I/Atlas olisi voinut muodostua näin korkealla ¹²C/¹³C-suhteella, sen on täytynyt syntyä Linnunratagalaksin historian hyvin varhaisessa vaiheessa, noin 12 miljardia vuotta sitten.
Tutkimustuloksista uutisoi Phys.org -sivusto.
