3I/ATLAS ima 30 puta više teške vode od običnih kometa

Tim naučnika sa institutom RIKEN u Japanu na čelu objavio je rad koji objašnjava zašto voda na međuzvezdanoj kometi 3I/ATLAS sadrži neuobičajeno visok udeo deuterijuma, takozvane teške vode. Prvi autor je Kenji Furuya iz Instituta za pionirska istraživanja RIKEN, a rad potpisuju i koautori iz NASA-inog centra Godard, Pariske opservatorije, Univerziteta Auburn, Univerziteta u Vašingtonu i Univerziteta u Bernu. Rad je poslat časopisu The Astrophysical Journal Letters, a na arXiv je postavljen 14. septembra pod brojem 2609.12370. Vest o njemu objavljena je 22. septembra.

3I/ATLAS je treći poznati međuzvezdani objekat koji je prošao kroz Sunčev sistem, otkriven u julu 2025. godine. Ranija merenja su već pokazala da odnos izotopa ugljenika 12 i ugljenika 13 kod ove komete iznosi između 123 i 191, dok je u Sunčevom sistemu taj odnos oko 90, a u proseku međuzvezdane sredine oko 68. Ta razlika je upućivala na to da je kometa nastala u oblaku sa manje teških elemenata nego što ih ima današnja okolina Sunca. Novi rad proverava da li ista pretpostavka, niska metaličnost matičnog oblaka, objašnjava i drugu izotopsku anomaliju, onu u vodi.

Koliko teške vode kometa nosi

Odnos deuterijuma i vodonika u vodi komete 3I/ATLAS je, prema radu, tačno (9,8 ± 0,6) × 10⁻³, dakle blizu 1 odsto. Kod tipičnih kometa Sunčevog sistema taj odnos je od 0,015 do 0,03 odsto, a kod obližnjih protozvezda oko 0,1 odsto (10⁻³). Zavisno od toga sa kojom vrednošću se poredi, 3I/ATLAS nosi i po nekoliko desetina puta više teške vode od komete kakvu poznajemo iz našeg sistema. Sličan obrazac autori su pronašli i u metanu: odnos deuterijuma i vodonika u metanu 3I/ATLAS-a iznosi oko 3 odsto, naspram 0,2 odsto kod komete 67P/Čurjumov-Gerasimenko. Odnos između deuteracije metana i deuteracije vode ostaje pri tome sličan kod obe komete (3,4 kod 3I/ATLAS, 4,8 kod 67P), što je autorima poslužilo kao dodatna provera modela.

Šta pokazuje modelovanje

Furuya i saradnici nisu direktno posmatrali oblak u kome je 3I/ATLAS nastao, jer je taj oblak nestao pre milijardi godina. Umesto toga su gasno-ledenim astrohemijskim modelima simulirali ceo životni ciklus vodenog leda, od formiranja u međuzvezdanom oblaku do sažimanja u gušće jezgro iz kog nastaje zvezda, menjajući gustinu gasa, jačinu ultraljubičastog zračenja, brzinu jonizacije kosmičkim zracima i metaličnost. Rezultat: izmerena vrednost odnosa deuterijuma i vodonika u vodi se najlakše dobija ako je matični oblak imao metaličnost ispod polovine Sunčeve i gustinu oko 10.000 čestica po kubnom centimetru, bez potrebe za posebnim uslovima u zračenju ili kosmičkim zracima, sve dok je brzina jonizacije bila ispod 10⁻¹⁵ u sekundi.

Objašnjenje leži u hemiji. U oblaku sa manje teških elemenata ima manje molekula ugljen-monoksida, a taj gas razgrađuje jon H₂D⁺ koji nosi deuterijum. Kada ugljen-monoksida ima manje, taj jon opstaje duže i deuterijum se lakše prenosi u vodeni led. Autori zaključuju da odnos deuterijuma u vodi komete može poslužiti kao dodatni pokazatelj sastava oblaka u kome je nastao drugi planetni sistem, ne samo kao kuriozitet jednog objekta.

Rezultat počiva na radnoj pretpostavci da je odnos deuterijuma i vodonika u vodi 3I/ATLAS-a nasleđen iz matičnog oblaka i jezgra i da je do same komete stigao bez značajne dalje hemijske obrade u protoplanetarnom disku. To je pretpostavka koju autori sami ističu, ne izmerena činjenica, a model je pojednostavljen dvostepeni proračun, ne vremenski razvijena fizička simulacija stvarnog oblaka. Niska metaličnost je, prema radu, povezana sa izmerenim odnosom deuterijuma, ali rad ne dokazuje da je to jedini mogući put do te vrednosti, niti kaže bilo šta o tome iz koje je tačno zvezde ili dela galaksije 3I/ATLAS potekao. Za to bi bila potrebna merenja na još međuzvezdanih objekata, kojih je do sada, računajući i 3I/ATLAS, poznato ukupno tri.