Космический телескоп «Джеймс Уэбб» впервые напрямую обнаружил метан в межзвёздной комете 3I/ATLAS. Наблюдения показали, что химический состав объекта заметно отличается от состава большинства комет Солнечной системы и может отражать условия, существовавшие при формировании другой планетной системы.

Исследователи использовали прибор MIRI — среднеинфракрасный спектрометр телескопа, который позволяет определять химический состав космических объектов по спектру излучения. Наблюдения проводились в декабре 2023 года после прохождения кометой ближайшей к Солнцу точки орбиты. В этот момент 3I/ATLAS уже удалялась от Солнца, находясь на расстоянии от 329 до 379 миллионов километров.

Главным результатом стало первое в истории обнаружение метана в межзвёздной комете. Для астрономов это особенно важно, поскольку метан легко переходит из состояния льда в газ и быстро испаряется при нагреве. Учёные предполагают, что значительная часть метана в 3I/ATLAS долгое время оставалась скрытой под поверхностью ядра и начала выделяться после того, как солнечное тепло проникло в более глубокие слои.

Межзвёздная комета 3I/ATLAS в наблюдениях телескопа «Джеймс Уэбб». Контуры показывают распределение газов вокруг ядра: водяной пар образует протяжённое облако, тогда как метан и углекислый газ концентрируются ближе к поверхности кометы. Внизу показан спектр, который позволил впервые обнаружить метан в составе межзвёздного объекта. Источник: NASA, ESA, CSA, STScI, M. Belyakov (Caltech), I. Wong (STScI); Обработка изображения: A. Pagan (STScI)

Ещё более необычным оказалось соотношение различных газов. Относительно водяного пара комета содержит значительно больше метана, чем большинство известных комет Солнечной системы. Кроме того, телескоп подтвердил чрезвычайно высокую долю углекислого газа: выбросы CO2 оказались намного интенсивнее выбросов воды.

В сочетании с ранее обнаруженными высокими концентрациями азота это указывает на то, что объект сформировался в условиях, существенно отличавшихся от среды, в которой возникло большинство комет нашей планетной системы. По сути, 3I/ATLAS несёт химический отпечаток другой звёздной системы, сохранившийся со времён её формирования миллиарды лет назад.

Во время дальнейшего удаления кометы от Солнца телескоп зафиксировал постепенное снижение газовыделения. Быстрее всего уменьшалось количество водяного пара. По мере охлаждения поверхности солнечного тепла уже не хватало для активного испарения водяного льда, тогда как метан и углекислый газ продолжали выделяться.

Межзвёздные кометы остаются исключительно редкими объектами. До сих пор астрономам удалось достоверно изучить лишь два подобных тела: комету 2I/Borisov, обнаруженную в 2019 году, и 3I/ATLAS. Каждый такой объект даёт возможность буквально заглянуть в химическую историю другой планетной системы, не покидая пределы Солнечной системы.

Исследователи отмечают, что уникальное сочетание метана, углекислого газа и азота в составе 3I/ATLAS расширяет представления о том, насколько разнообразными могут быть условия формирования планет и малых тел вокруг иных звёзд. А возможности телескопа «Джеймс Уэбб» позволяют впервые изучать такие объекты с детализацией, которая ещё несколько лет назад была недоступна.