Kometa 3I/ATLAS bi mogla biti stara gotovo 12 milijardi godina

Ovaj takozvani "uljez" u našem Sunčevom sistemu je tek treći zabilježeni objekt koji je ušao u naše kosmičko susjedstvo iz drugog svijeta.

Ako su ove nove procjene starosti komete tačne, one ukazuju da je 3I/ATLAS "rođen" u roku od nekoliko milijardi godina od nastanka Mliječnog puta.

Kada je otkrivena 2025. godine, kometa 3I/ATLAS se kretala brzinom od 58 kilometara u sekundi u odnosu na Sunce. To je najbrža kometa ikada viđena i znatno premašuje brzine svojih prethodnika, a to su 1I/'Oumuamua i 2I/Borisov. Prema teoriji, što se međuzvjezdani objekt brže kreće, to je stariji jer je morao iskusiti više susreta sa svemirskim objektima i gravitacijskim praćkama s drugim zvijezdama, koji bi ga ubrzali do velike brzine.

Dakle, na osnovu brzine komete, astronomi Aster Taylor i Darryl Seligman s Univerziteta u Michiganu i Državnog univerziteta u Michiganu utvrdili su da 3I/ATLAS ima "kinematičku" starost negdje između 3 i 11 milijardi godina. To je veliki raspon sa značajnom nesigurnošću, ali sada nova studija, koju je predvodio Martin Cordiner iz NASA-inog centra Goddard za svemirske letove, ide u korist starijeg kraja tog raspona, na osnovu izotopskog sastava komete.

Iz studija pomoću bliskoinfracrvenog spektrometra (NIRSpec) svemirskog teleskopa James Webb, Cordiner i njegov tim su izmjerili i odnos ugljika-12 i ugljika-13 u 3I/ATLAS-u te koliko je voda u 3I/ATLAS-u obogaćena molekulom deuterija, koji je jedan od dva stabilna izotopa vodika. Oba ova svojstva su važni alati za određivanje starosti i porijekla komete.

Izotopi su atomi istog elementa koji imaju isti broj protona, ali različit broj neutrona. Ugljik-12 je regularni oblik ugljika, sa šest protona i šest neutrona. Ugljik-13 je izotop, sa šest protona i sedam neutrona. Deuterij ima jedan proton i jedan neutron, za razliku od običnog vodika, koji ima jedan proton i nema neutrona.

Izotopi ugljika se nalaze na 3I/ATLAS-u u spojevima kao što su ugljikov monoksid i ugljikov dioksid, pa čak i u organskim molekulama kao što su metanol, formaldehid i metan.

NIRSpec je otkrio da 3I/ATLAS sadrži daleko više ugljika-12 u odnosu na ugljik-13 nego bilo šta što se vidi u našem Sunčevom sistemu, ili čak u obližnjim diskovima koji formiraju planete oko drugih zvijezda, ili lokalnim molekularnim oblacima. To nam govori da 3I/ATLAS ne potiče odavde.

Ugljik-13 se vremenom obogaćuje unutar međuzvjezdanog medija i molekularnih oblaka koji formiraju zvijezde. Niska količina ugljika-13 u odnosu na ugljik-12 stoga ukazuje na to da se 3I/ATLAS morao formirati davno, prije nego što se ugljik-13 mogao nakupiti do današnjih nivoa.

Možemo se okrenuti modelima galaktičke evolucije kako bismo procijenili koliko je to tačno bilo.

Nakon što se Mliječni put formirao prije otprilike 13 milijardi godina, doživio je zvjezdani prasak, ogroman nalet formiranja zvijezda. Mnoge od ovih zvijezda brzo su evoluirale u crvene divove prije nego što su odbacile svoje vanjske slojeve i formirale planetarnu maglicu, ostavljajući za sobom svoju vruću, inertnu jezgru, koju nazivamo bijelim patuljkom.

Kada se nalazi u bliskom binarnom sistemu s drugom zvijezdom, bijeli patuljak može "ukrasti" toliko materijala da izazove termonuklearnu eksploziju na svojoj površini. To nazivamo novom, a takvi događaji su ogromni proizvođači ugljika-13. Stoga se očekuje da se brza eksplozija novih dogodila tokom prve četiri milijarde godina historije Mliječnog puta. Da bi 3I/ATLAS sadržavao tako nizak omjer ugljika-13 u odnosu na ugljik-12, a ipak i neke teške elemente, morao se formirati usred svega ovoga, prije nego što se obilje ugljika-13 imalo priliku akumulirati u galaksiji.

Ovo bi zapravo smjestilo 3I/ATLAS u raspon između 10 i 12 milijardi godina.

Obogaćivanje deuterija u 3I/ATLAS-u također govori o porijeklu međuzvjezdane komete. Deuterij može zamijeniti jedan ili oba obična atoma vodika u vodi, što naučnici podrazumijevaju pod obogaćivanjem deuterijem. Obogaćivanje deuterija u vodi 3I/ATLAS-a ima odnos D/H koji je za red veličine veći nego kod tipičnih kometa koje su se formirale u našem Sunčevom sistemu.

Ovaj stepen obogaćivanja se događa u određenim okruženjima. Led može se obogatiti deuterijem na temperaturama od oko –243 stepena, što je tipično za međuzvjezdane oblake, i u okruženju relativno siromašnom teškim elementima, što ukazuje na formiranje u ranoj historiji naše galaksije.

Komete se formiraju uz planete, tako da ako su ovi nalazi tačni, onda bi 3I/ATLAS vrlo lako mogao biti ostatak jednog od najranijih planetarnih sistema u galaksiji. Postavlja se pitanje može li nam 3I/ATLAS reći išta o ovim ranim planetama uz koje se formirao,

Smatra se da se komete, kao ledeni objekti, formiraju u udaljenijim dijelovima diskova u kojima se formiraju i planete, daleko od topline njihove mlade zvijezde koja bi inače isparila led. Granica u disku u kojem se formiraju planete između mjesta gdje voda postoji kao para ili tekućina i gdje postoji kao led naziva se snježna linija.

"Vjerujemo da su kometni materijali općenito reprezentativni za gradivne blokove planeta izvan snježne linije vode u protoplanetarnom disku. Dakle, isto vjerovatno vrijedi i za međuzvjezdane komete, koje pružaju jedinstven uvid u to od čega bi se mogle formirati ekstrasolarne planete", rekao je Cordiner za Space.com.

Naučnici još uvijek grade potpunu sliku hemijskog inventara 3I/ATLAS-a, ali postoji nekoliko stvari koje mogu reći u ovoj fazi.

"2I/Borisov i 3I/ATLAS pokazuju relativno bogat sastav ugljikom u poređenju s kometama Sunčevog sistema. U najmanju ruku, ovo implicira obilno prisustvo ugljika u prvobitnom planetarnom sistemu. 3I/ATLAS je također vrlo bogat vodom", dodao je on.

Prisustvo deuterija i raznih spojeva ugljika i kisika ukazuje na prilično složenu hemiju koja se odvijala na ledenim zrncima prašine iz kojih je vjerovatno nastao planetarni sistem 3I/ATLAS-a, što nam govori da su organske molekule i voda bili važne komponente planeta čak i tako rano u historiji svemira.

Međutim, prava tačka porijekla 3I/ATLAS-a ostaje misterija i vjerovatno će uvijek biti. Praćenje njegovog puta unazad više od 10 miliona godina postaje teško, ako ne i nemoguće, zbog gravitacijskih interakcija između 3I/ATLAS-a i zvijezda pored kojih prolazi, što remeti njegovu putanju.

Međutim, poznavanje njegove starosti malo sužava stvari.

Disk Mliječnog puta je podijeljen na dva dijela, uski disk dubine 1.000 svjetlosnih godina gdje se sada odvija većina formiranja zvijezda u našoj galaksiji i gdje je rođeno naše Sunce, koji se nalazi unutar difuznijeg te dubljeg debelog diska dubokog oko 3.000 svjetlosnih godina. Opservacije zvijezda u debelom disku u sklopu misije Gaia Evropske svemirske agencije sugerišu da je debeli disk počeo da se formira prije 13 milijardi godina, dok se vjeruje da je tanki disk mnogo mlađi i da je formiran prije oko 9 milijardi godina. Ako su ove starosti tačne, onda je 3I/ATLAS možda nastao od zvijezde s debelim diskom.

"To se čini vjerovatnijim što je 3I/ATLAS stariji", istakao je Cordiner.

Zaista, 3I/ATLAS je toliko star da zvjezdani sistem koji ga je proizveo možda više ni ne postoji.