Dorazila k nám strašidelná kometa z jiného planetárního systému a je plná podivné vody
Když se v červenci minulého roku na obloze objevilo nebeské těleso s označením 3I/ATLAS, málokdo tušil, jaká překvapení v sobě skrývá. Rychle se ukázalo, že nepochází z okrajových oblastí našeho planetárního systému, ale z prostoru mezi hvězdami. Šlo o teprve třetí mezihvězdný objekt, který lidstvo dokázalo pozorovat.
Zatímco kometa v prosinci opouštěla naši sluneční soustavu, vědci stihli získat fascinující data o její chemické skladbě. Výsledky publikované 23. dubna v časopise Nature Astronomy odhalily zcela neobvyklou formu vody, která naznačuje vznik v prostředí naprosto odlišném od toho, kde vznikla Země či sousední planety.
Radioteleskopy v Chile zachytily nečekaný signál
Klíčová data vědci získali začátkem listopadu, jen pár dní poté, co se kometa dostala nejblíže ke Slunci. K pozorování využili radioteleskopy Atacama Large Millimeter/submillimeter Array v Chile. Tento systém dokáže zachytit nízkoenergetické rádiové vlny, díky čemuž mohli astronomové sledovat kometu i v menším úhlu vůči Slunci než běžnými optickými dalekohledy. Silné sluneční světlo a teplo by totiž mohla poškodit citlivé přístroje, například James Webb Space Telescope.
Kometa se ke Slunci přiblížila na vzdálenost asi 203 milionů kilometrů. Sluneční žár byl tak silný, že způsobil sublimaci ledového jádra, tedy přeměnu ledu přímo na plyn. Vědci očekávali, že v plynu objeví běžnou vodu (H₂O), jenže měření přineslo překvapení.
Běžnou vodu přístroje vůbec nezachytily, protože její množství bylo pod hranicí citlivosti měření. Místo toho astronomové poprvé v historii objevili v mezihvězdném objektu deuterium, tedy zvláštní izotop vodíku.
Těžký vodík prozrazuje mimořádný původ
Aby bylo jasné, proč je objev deuteria pro vědce tak důležitý, je potřeba podívat se na chemické složení vody. Běžná voda se skládá ze dvou atomů vodíku a jednoho atomu kyslíku. Klasický atom vodíku obsahuje v jádře pouze jeden proton.
Takzvaná deuterovaná voda (HDO), označovaná také jako polotěžká voda, je ale jiná. Vodík v této molekule má kromě protonu ještě jeden neutron. Právě kvůli němu je deuterovaná voda těžší než běžná voda.
Luis Eduardo Salazar Manzano z Michiganské univerzity, hlavní autor studie, upozornil na extrémní hodnoty naměřené v kometě.
„Koncentrace deuteria ve vodě tohoto objektu převyšuje pozemské oceány více než čtyřicetinásobně a kometární vodu z naší sluneční soustavy překonává třicetinásobně,“ říká Manzano. Takové množství těžkého vodíku představuje klíčovou stopu vedoucí k podmínkám vzniku komety.
Mráz hlubší, než si dokážeme představit
Tento mimořádně vysoký obsah těžkého vodíku dává vědcům možnost nahlédnout do podmínek, ve kterých vznikaly jiné planetární systémy. Ke zvýšení množství deuteria totiž dochází jen v extrémně chladných mezihvězdných oblacích. Vyšší teploty naopak spouštějí chemické reakce, které koncentraci deuteria ve vodě snižují.
Právě proto je objev v kometě 3I/ATLAS tak důležitý. Vysoký obsah deuteria naznačuje, že kometa vznikla a většinu své existence strávila v mimořádně chladném prostředí.
Vědci pomocí chemických modelů odhadli podmínky jejího původu:
- Extrémní chlad: Prostředí, kde kometa vznikla, mělo teplotu nižší než 30 kelvinů, tedy méně než −243 °C. To je výrazně chladnější prostředí, než ve kterém vznikala naše sluneční soustava.
- Mimořádné stáří: Podle dřívějších analýz může být tato mezihvězdná kometa stará až 11 miliard let. Pro srovnání – naše Slunce a planety vznikly asi před 4,5 miliardami let. Kometa tak může být výrazně starší než celý náš planetární systém.
Voda uvězněná v ledovém jádru komety pravděpodobně vznikla ještě před samotnou mateřskou hvězdou tohoto objektu. Samotná kometa se pak vytvořila později v protoplanetárním disku plynu a prachu kolem cizí hvězdy.
Tomu odpovídají i starší pozorování, která v kometě odhalila velké množství oxidu uhličitého. Právě vysoký obsah tohoto plynu bývá typický pro tělesa vznikající v mrazivých vnějších částech protoplanetárních disků.
Pohled do minulosti galaxie
Astronomové přiznávají, že přesné určení původního planetárního systému komety zůstane nejspíš navždy záhadou. Trajektorii objektu za miliardy let ovlivnilo příliš mnoho faktorů a vesmír je nekonečně rozlehlý. Přesto tento vzácný návštěvník poskytl unikátní nahlédnutí do podoby Mléčné dráhy v dobách dlouho před vznikem Země.
Vědecká komunita nyní pátrá po odpovědi na zásadní otázku: Je kometa 3I/ATLAS s tak enormním množstvím deuterované vody výjimkou, nebo představuje běžný standard v jiných částech galaxie? Odpověď by mohla přinést Observatoř Very C. Rubin v Chile, která v červnu představila první snímky. Díky pokročilé technologii by měla detekovat mezihvězdné objekty podstatně častěji.
„Ve studiu mezihvězdných komet jsme teprve na začátku cesty. S každým novým pozorováním se mění způsob, jakým o vesmíru přemýšlíme a interpretujeme signály, které nám tito poslové z hlubin galaxie přinášejí,“ říká planetární astronom Theodore Carretto z Villanovské univerzity.
Každý další mezihvězdný objekt, který projde naší sluneční soustavou, představuje příležitost pochopit rozmanitost podmínek, za nichž vznikají planetární systémy napříč galaxií. Kometa 3I/ATLAS otevřela dveře k poznání, že chemické složení těles z jiných koutů vesmíru může být radikálně odlišné od toho, co známe z našeho bezprostředního okolí.
