Межзвёздная комета 3I/ATLAS могла потерять до 27 метров поверхности из-за Солнца
Межзвёздная комета 3I/ATLAS во время прохождения через Солнечную систему могла лишиться значительной части своего поверхностного слоя. Согласно новым расчётам американских астрономов, под действием солнечного тепла комета потеряла от 1,7 до 5,2 метра вещества только за счёт испарения льдов. Если учитывать выброшенную вместе с газом пыль, глубина разрушения поверхности в некоторых сценариях достигает почти 27 метров. Это означает, что солнечное нагревание могло обнажить внутренние слои кометы, сохранившие сведения о её происхождении в другой планетной системе.
Учёные проанализировали опубликованные наблюдения 3I/ATLAS, обнаруженной в июле 2025 года и ставшей третьим известным межзвёздным объектом, посетившим Солнечную систему. Главной задачей было определить, сколько вещества комета потеряла при приближении к Солнцу и последующем удалении от него.
По мере нагревания кометы замёрзшие вещества в её ядре превращались непосредственно в газ, минуя жидкую фазу. Этот процесс называется сублимацией и приводит к образованию комы — окружающего ядро облака газа и пыли. Наблюдения космических и наземных телескопов позволили измерить скорость выделения различных веществ, включая водяной пар, углекислый и угарный газ.
На основании наблюдений исследователи построили математическую модель изменения массы кометы на разных участках её траектории. Расчёты показали, что в результате выделения газов 3I/ATLAS потеряла приблизительно от 18,3 до 57,7 миллиарда килограммов вещества. Основной вклад внесли вода, углекислый и угарный газ, причём соотношение между ними менялось до и после максимального сближения с Солнцем.
Чтобы определить глубину разрушения поверхности, учёные приняли радиус ядра равным 1,3 километра, а среднюю плотность — 500 килограммов на кубический метр. При таких параметрах потеря газа соответствует уменьшению радиуса примерно на 1,7–5,2 метра, или на 0,13–0,40% первоначального значения. По оценкам авторов, комета лишилась около 0,4–1,25% своей начальной массы без учёта потерь пыли.
Однако вместе с испаряющимися веществами кометы выбрасывают в космос значительное количество твёрдых частиц. Если масса потерянной пыли была сопоставима с массой газа, расчётная глубина разрушения поверхности увеличивается до 3,4–10,5 метра. При четырёхкратном превышении массы пыли над массой газа она достигает 8,6–26,7 метра.
Полученные значения зависят от предположений о размерах, плотности ядра и количестве выброшенной пыли. Расчёты также предполагают равномерное уменьшение радиуса кометы, хотя в действительности выделение вещества может происходить преимущественно на отдельных участках поверхности. Поэтому указанные величины представляют собой модельные оценки, а не результаты прямого измерения толщины разрушенного слоя.
Главное значение исследования связано с возможностью изучения вещества, сохранившегося со времени образования кометы. До попадания в Солнечную систему 3I/ATLAS длительное время путешествовала через межзвёздное пространство, подвергаясь воздействию галактических космических лучей. Эти высокоэнергетические частицы способны изменять химический состав льдов, постепенно преобразуя вещества в наружных слоях ядра.
Предыдущее исследование предполагало, что космическое излучение могло изменить состав 3I/ATLAS на глубину примерно 15–20 метров. В частности, воздействие энергичных частиц способно превращать угарный газ в углекислый. Такой механизм рассматривается как одно из возможных объяснений необычно высокого содержания углекислого газа, обнаруженного в коме межзвёздного объекта.
Новые расчёты показывают, что испарения газов недостаточно для полного удаления предполагаемого изменённого слоя. Однако при значительных потерях пыли разрушение поверхности могло достичь более глубоких участков ядра. В этом случае часть вещества, выделявшегося после сближения с Солнцем, могла происходить из областей, относительно слабо затронутых длительным воздействием космического излучения.
Пока установить, произошло ли это в действительности, невозможно. Химические различия в наблюдаемом газе могут объясняться не только разрушением поверхностных слоёв, но и неоднородным распределением льдов внутри ядра. Дополнительную неопределённость создают различия между методами наблюдений и недостаток измерений на отдельных участках траектории.
Полученные результаты помогут астрономам точнее интерпретировать изменения химического состава 3I/ATLAS до и после её сближения с Солнцем. Сопоставление этих данных с расчётной глубиной потери вещества может позволить отделить первоначальные особенности межзвёздной кометы от изменений, возникших за время её путешествия через Галактику. Это особенно ценно для исследования химического состава вещества, сформировавшегося за пределами Солнечной системы.
Исследование в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.