Телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил сходство межзвёздной кометы 3I/ATLAS с объектами за орбитой Нептуна
iXBT.com ·
Космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил неожиданное сходство между межзвёздной кометой 3I/ATLAS и несколькими классами ледяных тел за орбитой Нептуна. Спектральные данные указывают, что в коме кометы находятся чрезвычайно мелкие частицы водяного льда, смешанного с пылью. По мнению учёных, подобные ледяные частицы могут быть распространены в планетезималях — небольших телах, из которых формируются планеты, — в разных планетных системах.
Наблюдения провели с помощью спектрографа ближнего инфракрасного диапазона NIRSpec в трёх кампаниях: 6 августа и 22 декабря 2025 года, а также 1 апреля 2026 года. За это время комета прошла перигелий — ближайшую к Солнцу точку своей траектории, которую достигла 29 октября 2025 года. Расстояние до Солнца во время наблюдений составляло соответственно 3,3, 2,4 и 5,7 астрономической единицы.
Когда комета приближалась к Солнцу, нагревание приводило к испарению льда. Вырывающийся газ увлекал с поверхности пыль и мелкие ледяные частицы, формируя кому — окружающее ядро облако газа и пыли. Именно спектр отражённого этими частицами света позволил учёным оценить их свойства и состав.
В спектре 3I/ATLAS обнаружили широкую полосу поглощения около 3 мкм, характерную для водяного льда, а также линии излучения водяного пара, углекислого газа и угарного газа. Однако две другие ожидаемые полосы водяного льда — около 1,5 и 2 мкм — оказались очень слабыми или практически отсутствовали. Обычно у комет Солнечной системы, богатых водяным льдом, заметны все три спектральные особенности.
Чтобы объяснить необычное сочетание сигналов, учёные построили модели частиц и сравнили их с наблюдениями. Лучше всего данным соответствовали скопления мелких частиц, состоящие из водяного льда и тугоплавкого вещества, в частности силикатной пыли. Их размеры лежат в диапазоне от долей микрона до одного микрона. Для сравнения: человеческий волос примерно в 70 раз толще частицы размером в один микрон.
Смешивание льда с пылью и малые размеры частиц сокращают эффективную длину пути света внутри льда. Поэтому характерные полосы поглощения около 1,5 и 2 мкм становятся слабее, тогда как основная полоса около 3 мкм сохраняется. Модели показывают, что ледяные частицы 3I/ATLAS содержат заметно больше тугоплавкого вещества, чем агрегаты, ранее обнаруженные в комах некоторых комет Солнечной системы.
Между первой и последней сериями наблюдений спектр также изменился. Данные апреля 2026 года лучше описываются моделью с дополнительной популяцией более крупных, богатых льдом частиц размером около микрона. Кроме того, в спектре появилась слабая особенность около 3,1 мкм, похожая на отражение света кристаллическим водяным льдом. Однако учёные пока не могут однозначно определить, связано ли изменение с переходом льда из аморфного состояния в кристаллическое или с изменением размеров частиц и доли пыли в них. Возможны и другие объяснения: например, комета могла начать выбрасывать материал из более глубоких слоёв по мере разрушения поверхности.
Самое неожиданное сходство обнаружилось при сравнении спектра 3I/ATLAS с транснептуновыми объектами — ледяными телами, обращающимися вокруг Солнца за орбитой Нептуна. Спектральная форма полосы около 3 мкм у кометы оказалась похожа на характеристики нескольких классов таких объектов, выделенных в рамках обзора DiSCo. Речь идёт не только о телах с выраженными признаками водяного льда, но и о классах, в спектрах которых полосы около 1,5 и 2 мкм обычно не позволяют однозначно установить присутствие льда.
Авторы работы предполагают, что в некоторых транснептуновых объектах водяной лёд тоже может находиться в составе мелких агрегатов, смешанных с тугоплавкой пылью. Это важно для интерпретации спектров далёких тел: отсутствие привычных признаков водяного льда ещё не обязательно означает, что его там нет. Впрочем, сходство спектров не доказывает одинаковый состав объектов или их родительских протопланетных дисков. Поверхности транснептуновых тел могли измениться под действием излучения, столкновений и нагрева.
Авторы подчёркивают, что выводы пока основаны на наблюдениях единственного межзвёздного объекта. Тем не менее они указывают на возможное общее свойство ледяного материала, из которого формируются планетезимали в разных планетных системах: вода может сохраняться в виде частиц субмикронного и микронного размера — от относительно чистого льда до агрегатов с примесью пыли.