Астрономы при помощи трех космических телескопов определили, что ядро второй межзвездной кометы 3I/ATLAS может обладать толстым и богатым органикой слоем, созданным в ходе длительного облучения смеси льдов галактическими космическими лучами. Такая корка способна эффективно оберегать от внешних воздействий глубокие первозданные слои ядра. Препринт доступен на arXiv.org.
3I/ATLAS обнаружена 1 июля 2025 года и стала второй известной межзвездной кометой и третьим в истории достоверно обнаруженным межзвездным объектом. Она оказалась слабоактивным телом, обладающим компактной запыленной комой, которая при этом демонстрирует аномально большое содержание углекислоты. Кома также выделяется среди других комет необычно высокой скоростью образования атомов никеля и экстремально большим соотношением содержания атомов никеля к железу, что связывают с сублимацией карбонилов этих металлов с поверхности ядра. Предполагается, что 3I/ATLAS прибыла к нам от малометалличной звезды из толстого диска Млечного Пути и может быть рекордно старой кометой.
Группа астрономов во главе с Роменом Маджоло (Romain Maggiolo) из Королевского Бельгийского института космической аэрономии решила разобраться, как длительное пребывание во внутригалактической среде влияет на состав и свойства поверхностного слоя межзвездных объектов. Для этого ученые проанализировали данные спектроскопических наблюдений за кометой, полученные космическими телескопами «Джеймс Уэбб», Swift и SPHEREx в августе 2025 года, а также архивными данными фотометрических наблюдений.
Ученые подтвердили высокое содержание углекислоты по отношению к водяному пару в коме на уровне CO2/H2O=7,6, а также обилие угарного газа на уровне CO/H2O = 1,65. Кроме того, цветовые и спектральные свойства кометы делают ее похожей на самые красные малые тела Солнечной системы из кентавров, астероидов D-типа и транснептуновых тел. Такие свойства, по мнению исследователей, лучше всего вписываются в модель трансформации поверхностного слоя ядра в течение очень долгого времени под действием обучения энергичными частицами галактических космических лучей. Лабораторные эксперименты ранее уже показывали, что ионное облучение смесей льдов H2O–CO и H2O–CO2 ведет к росту концентрации углекислоты, при этом со временем соотношение CO2/CO стабилизируется. Подобный процесс имеет место для транснептуновых тел и комет Солнечной системы и способен превращать простые летучие вещества (например, H2O, CH4, NH3, CO) в сложные и тугоплавкие органические соединения, что в итоге дает богатую органикой корку.
Построенная учеными модель облучения ядра 3I/ATLAS частицами галактических космических лучей показывает, что миллиарда лет достаточно, чтобы поверхностный слой до глубины в 15–20 метров изменил свою структуру с кристаллического льда на аморфный, а также для возникновения различных вторичных соединений (CO2, CH4, H2CO, CH3OH, HCO) из смеси CO–H2O. На глубине в два метра переход от кристаллического к аморфному льду происходит за шестьдесят миллионов лет под действием облучения, а уплотнить аморфный лед можно за пятнадцать миллионов лет.
Таким образом, ядро кометы 3I/ATLAS может представлять собой богатую органикой тугоплавкую толстую корку, под которой залегает плотный аморфный лед и лишь затем идет сердцевина в виде первичного вещества кометы. Если же теперь оценить степень эрозии поверхности ядра за счет кометной активности под действием солнечного нагрева, то оказывается, что ни физическая эрозия за счет облучения, ни активность кометы за счет нагрева не способны обнажить первозданные слои ядра и будут затрагивать лишь облученную космическими лучами зону.
Чтобы найти межзвездные объекты можно также более пристально приглядеться к окраинам Солнечной системы, так как некоторые из пролетающих межзвездных тел Солнце может захватывать на необычную орбиту.
