Никель и железо играют в прятки с Солнцем: комета раскрывает свои секреты

Каждое межзвёздное тело, пересекающее нашу Солнечную систему, несёт в себе следы другой звезды. Комета 3I/ATLAS, третий "гость" из межзвёздного пространства, продолжает удивлять астрономов: по мере приближения к Солнцу она меняет химический состав своей комы, демонстрируя необычные колебания в содержании никеля и железа. Эти перемены помогают понять, как формируются кометы и какие процессы происходят в их недрах, когда они нагреваются солнечным излучением.

Межзвёздный странник

3I/ATLAS прибыла из глубин галактики, где провела миллиарды лет в холоде межзвёздного пространства. Теперь, проходя через внутренние области Солнечной системы, она впервые за всю свою историю получает такое количество энергии от звезды. Исследователи из Европы следят за ней с помощью Очень Большого Телескопа (VLT) Европейской Южной Обсерватории в Чили, чтобы зафиксировать каждое изменение в её поведении и составе.

"Мы наблюдаем 3I/ATLAS, чтобы убедиться, что в её эволюции нет ничего, что противоречит современным представлениям о геохимии комет", — пояснили авторы исследования.

Особое внимание учёные уделили соотношению никеля и железа (Ni/Fe) в коме — пылегазовой оболочке кометы.

Почему Ni/Fe так важно

Соотношение Ni/Fe давно используется как индикатор состава вещества комет и метеоритов. Эти данные позволяют судить о температуре и химической среде, в которой формировались небесные тела.

Ранее считалось, что металлы не могут испаряться с поверхности комет, ведь температура их ядер слишком низкая. Но наблюдения показали, что в комах многих комет присутствуют следы железа и никеля — и 3I/ATLAS не стала исключением.

Что обнаружили телескопы

Наблюдения за кометой проводились с августа по сентябрь, когда 3I/ATLAS приближалась от 3,14 до 2,14 астрономических единиц (а.е.) от Солнца. Сначала спектрограф UVES на VLT зафиксировал только линии никеля, но позже — при сближении до 2,64 а. е. — появились линии железа.

Эта разница показала, что никель испаряется раньше, а железо появляется лишь при более высоких температурах. Таким образом, соотношение Ni/Fe в коме резко менялось в зависимости от расстояния до Солнца — явление, ранее не наблюдавшееся ни у одной кометы.

"Мы впервые зафиксировали столь сильные изменения Ni/Fe у одного объекта", — отметили исследователи.

Возможное объяснение: металлоорганическая химия

Чтобы объяснить появление никеля и железа вдали от Солнца, астрономы предположили, что они связаны не в чистом виде, а в форме карбонильных соединений - металлоорганических молекул, способных сублимироваться при низких температурах.

Такое различие температур объясняет, почему сначала появляется никель, а затем — железо. Когда комета подходит ближе к Солнцу, тепло разрушает связи в этих соединениях, высвобождая атомы металлов в газовую оболочку.

"Тетракарбонил никеля имеет более низкий порог сублимации, поэтому он выделяется раньше, чем железо", — уточняют авторы статьи.

Комета с "первозданной" химией

3I/ATLAS классифицируется как комета, обеднённая C₂, то есть в её коме крайне низкое соотношение двухатомного углерода (C₂) к радикалу циана (CN). Это указывает на то, что она сформировалась в другой части протопланетного диска, где условия отличались от тех, в которых образовались кометы нашей Солнечной системы.

Иными словами, 3I/ATLAS сохранила первичный химический отпечаток своей родной звезды — своеобразный "паспорт" межзвёздного происхождения.

А что если такие кометы — ключ к пониманию других систем?

Если химический состав 3I/ATLAS отражает процессы, происходившие в других звёздных системах, изучение подобных тел может стать новым инструментом астрогеохимии. Эти объекты помогают сравнивать "строительные материалы" звёздных систем и понять, насколько универсальны процессы формирования планет.

Плюсы и минусы наблюдений 3I/ATLAS

Как учёные анализируют спектры

Чтобы определить состав кометы, астрономы используют ультрафиолетово-визуальный эшелле-спектрограф (UVES). Этот инструмент разбивает свет на тысячи линий и позволяет увидеть "подписи" элементов и соединений.

По интенсивности и смещению линий можно определить, как быстро испаряются вещества, как изменяется температура и даже из какой глубины кометы выходит газ.

FAQ

Что означает индекс 3I в названии кометы?
"3I" — это третий зарегистрированный межзвёздный объект (Interstellar). Первым был 1I/Оумуамуа, вторым — 2I/Борисов.

Почему изучают соотношение Ni/Fe?
Потому что оно отражает физико-химические процессы в недрах кометы и помогает понять, из каких материалов она сформировалась.

Можно ли увидеть комету 3I/ATLAS в телескоп?
Нет, она слишком тусклая для любительских наблюдений. Данные получают с помощью крупных обсерваторий.

Что значит "обеднённая C₂”?
Это тип комет, где мало углеродных соединений; считается, что они сохранили первичный состав древних звёздных систем.

Почему комета важна для науки?
Она помогает понять, как выглядят кометы в других системах и какие химические процессы там происходят.

Мифы и правда

Миф: Межзвёздные кометы состоят из редких элементов.
Правда: Их состав схож с кометами Солнечной системы, но соотношения элементов отличаются.

Миф: Кометы разрушаются при первом приближении к Солнцу.
Правда: Многие выдерживают несколько прохождений, хотя теряют часть массы.

Миф: Измерить Ni и Fe можно только после испарения ядра.
Правда: Металлы фиксируются уже в холодных комах благодаря металлоорганическим соединениям.

3 интересных факта

1. 3I/ATLAS движется со скоростью более 30 км/с, проходя орбиту Земли за считанные недели.

2. Карбонилы никеля и железа, найденные в кометах, могут существовать при температуре, близкой к комнатной.

3. 2I/Borisov — первая комета, состав которой оказался почти идентичен земным кометам, несмотря на её инопланетное происхождение.

Исторический контекст

• 2017 год - открытие 1I/Оумуамуа, первого межзвёздного объекта.

• 2019 год - комета 2I/Борисов подтверждает межзвёздную природу.

• 2024 год - обнаружена 3I/ATLAS, начаты спектральные наблюдения.

• 2025 год - ожидание новых данных о химии Ni/Fe и составе ядра.

Учёные продолжают наблюдать за кометой, пока она не уйдёт за пределы видимости. Ожидается, что новые данные позволят уточнить механизмы испарения металлов и подтвердить роль металлоорганических соединений.