Астрономы определили, что вторая известная межзвездная комета 3I/ATLAS могла возникнуть у малометалличной звезды из толстого диска Млечного Пути и что она может быть рекордно старой кометой возрастом не менее семи миллиардов лет. Такие выводы следуют из анализа свойств кометы в рамках модели, связывающей параметры межзвездных тел и звездных галактических популяций. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.
Тела, попадающие в Солнечную систему из межзвездной среды и движущиеся по гиперболическим траекториям, сложно зарегистрировать из-за малого размера и высокой скорости. До недавнего времени нам было известно лишь два подтвержденных подобных объекта — комета Борисова и планетезималь Оумуамуа. Летом этого года был обнаружен третий межзвездный объект — комета 3I/ATLAS, обладающая компактной комой и малым уровнем активности. Она максимально сблизится с Солнцем в конце октября этого года и представляет собой крайне интересную цель с точки зрения понимания механизмов формирования межзвездных объектов и различий в составах околозвездных сред у других звезд и протосолнечного диска, из которого возникли кометы и астероиды Солнечной системы.
Для объяснения природы межзвездных тел предлагаются различные теории. В частности, Оумуамуа мог возникнуть в молекулярном облаке или протопланетном диске, а затем был выброшен из них, причем само тело тоже вписывается в разные модели, такие как водородный «айсберг» или фрагмент экзо-Плутона. Межзвездные кометы могут быть родом из аналогов Облака Оорта у других звезд, откуда выбрасывались за счет взаимодействий с экзопланетами на широких орбитах.
Группа астрономов во главе с Мэтью Хопкинсом (Matthew J. Hopkins) из Оксфордского университета решила рассмотреть свойства новооткрытого межзвездного объекта в контексте ранее предложенной модели Отаутахи — Оксфорда, которая основана на данных наблюдений космического телескопа Gaia за звездами Млечного Пути и позволяет предсказывать корреляции между скоростью разных популяций межзвездных тел и скоростью, и, как следствие, возрастом и металличностью звезд, вблизи которых они возникли. Ученые анализировали траекторию, скорость 3I/ATLAS на входе в Солнечную систему, радиант входа и компоненты галактической скорости кометы.
Исследователи определили, что 3I/ATLAS может быть родом из толстого диска Млечного Пути, где возникла вблизи малометалличной звезды. Это говорит о том, что объекты, подобные 3I/ATLAS, способны быть богатыми водяным льдом, в этом случае, в коме кометы можно будет зарегистрировать водяной пар, когда она приблизится к Солнцу менее чем на три астрономических единицы. На основании соотношения между дисперсией скоростей разных популяций объектов в диске Млечного Пути и их возрастом ученые также вывели примерные возрасты для всех трех известных межзвездных тел. Для 3I/ATLAS эта оценка оказывается наиболее большой — от 7,6 до 14 миллиардов лет.
Также не обнаружилось никаких доказательств того, что 3I/ATLAS возникла вблизи той же звезды или скопления звезд, что и любой из предыдущих известных межзвездных объектов. Это делает комету представителем совершенно новой популяции межзвездных тел. Кроме того, 3I/ATLAS была замечена в южном небе, в то время как теории предсказывали, что, в основном, межзвездные тела попадают в Солнечную систему со стороны солнечного апекса, а тот находится в северном полушарии небесной сферы. Это может быть случайностью или же указывает на необходимость пересмотра моделей потоков межзвездных тел или их галактических орбит. Кроме того, это может указывать на необходимость более тщательных обзоров наземными телескопами южного полушария небесной сферы.
Некоторые из межзвездных тел имеют шанс задержаться в Солнечной системе надолго из-за гравитации нашей звезды — не так давно ученые отыскали целый ряд кандидатов в подобные объекты.