Телескоп «Хаббл» запечатлел межзвёздную комету 3I/ATLAS 21 июля, подарив астрономам беспрецедентно ясное представление о чужом путешественнике в пределах Солнечной системы.

На новом изображении мы получили наиболее детализированное и информативное наблюдение за межзвёздным гостем, который пересёк нашу систему, предоставив материал для физического и динамического анализа его происхождения и эволюции.

Космический телескоп «Хаббл» в сочетании с его широкой камерой 3 зафиксировал комету 3I/ATLAS 21 июля, когда объект находился на расстоянии 277 миллионов миль (445 миллионов километров) от Земли — расстояние, достаточное, чтобы позволить детектировать внешние признаки активности при минимальном затухании сигнала.

На снимке отчётливо виден каплевидный пылевой кокон, исходящий из ледяного ядра кометы. Ядро — твёрдая смесь льда, пыли и камней; при нагреве звёздой, такой как Солнце, из него высвобождаются газ и пыль, формирующие кометный хвост. Сам «Хаббл» — лишь часть наблюдательного конвейера, позволившего идентифицировать объект, впервые замеченный 1 июля; расчётная скорость составила примерно 130 000 миль (209 000 километров) в час, что делает 3I/ATLAS рекордно быстрым среди когда-либо зафиксированных объектов, пришедших извне нашей системы.

Новые наблюдения помогают уточнить размеры кометного ядра: хотя прямое визуальное измерение ограничено, оценка даёт диапазон диаметра порядка 3,5 миль (5,6 километра) или около 1000 футов (305 метров) по поперечнику, как указано в статье в Astrophysical Journal Letters.

Одновременно другие инструменты — космический телескоп Джеймса Уэбба, спутник TESS и орбитальная обсерватория Swift вместе с наземными телескопами, включая обсерваторию У.М. Кека на Гавайях — предоставляют спектральные и фотометрические данные, необходимые для выяснения химического состава вещества кометы. Ожидается, что объект останется доступным для наземных наблюдений в сентябре, после чего подойдёт слишком близко к Солнцу и может выйти из зоны видимости, чтобы появиться снова с противоположной стороны в начале декабря.

Тем не менее ключевые вопросы о 3I/ATLAS сохраняются, и некоторые из них, возможно, останутся без ответа — в частности происхождение этого межзвёздного тела.

«Никто не знает, откуда взялась комета. Это все равно, что мельком увидел винтовочную пулю на тысячную долю секунды. Вы не можете спроецировать это время назад с какой-либо стороны, чтобы понять, с чего она начала свой путь», — объяснил ведущий автор исследования Дэвид Джуитт, профессор астрономии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

Быстрый посетитель

Европейские и международные обсерватории обнаруживали и отслеживали 3I/ATLAS в начале июля, фиксируя её путь и поведение в поле зрения телескопов.

Несмотря на то, что наблюдаемая активность кометы — выделение пыли и формирование шлейфа — напоминает поведение местных комет Солнечной системы, её высокая скорость является убедительным аргументом в пользу межзвёздного происхождения. Согласно моделям, такие объекты могут быть выброшены из своих родных систем в результате гравитационных взаимодействий со звёздами или скоплениями, что накапливает кинетическую энергию в течение миллиардов лет. Чем длиннее время формирования и эволюции в межзвёздном пространстве, тем выше вероятная скорость объекта при входе в чужую систему. 3I/ATLAS стала третьим задокументированным межзвёздным гостем после Оумуамуа (2017) и 2I/Борисова (2019).

«3I особенно примечательна своей скоростью», — отметил Мэтью Хопкинс, исследователь и недавний докторант Оксфордского университета, который является автором отдельного исследования по этому объекту. «Эта скорость информативна: за последние годы мы и наши коллеги создали модель, позволяющую связывать кинематику межзвёздных тел с их возрастом и составом».

Открытие 3I/ATLAS носило элемент случайности: документ зарегистрировал объект через несколько дней после завершения у Хопкинса докторской работы, что подчёркивает, насколько непредсказуемы открытия такого рода и как тесно они связаны с интенсивной подготовкой прогнозов и поисковых стратегий. Впоследствии Хопкинс продолжил исследования в Кентерберийском университете (Новая Зеландия), где совместно со своей командой развивал модель Otawhaki–Oxford — сочетание данных о звёздном населении Млечного Пути и сценариев формирования планетных систем, направленное на предсказание параметров потенциальных межзвёздных пассажиров. В настоящее время Хопкинс возглавляет препринтное исследование, посвящённое 3I/ATLAS.

Обнаружение межзвездных объектов в будущем

Возраст межзвёздных тел трудно установить с высокой точностью, однако анализ Хопкинса и соавторов указывает, что примерно 67% обследованных аналогичных объектов имеют возраст свыше 7,6 миллиардов лет — почти вдвое превышающий возраст Солнца и нашей системы (≈4,5 миллиарда лет).

«То, что межзвёздная комета попала в нашу солнечную систему, — чистая случайность, но это не такая уж редкость», — отмечает Хопкинс. Мы просто не располагаем чувствительностью и непрерывностью наблюдений, чтобы регистрировать большинство таких прохождений.

«(Межзвездные объекты) по сути постоянно пересекают орбиты внутри Солнечной системы, особенно многочисленные мелкие тела: порядка 80 объектов размером с Оумуамуа (около 656 футов, или 200 метров) проходят через орбиту Юпитера ежегодно, но большинство из них слишком малы и тусклы, чтобы их заметить, если они не проходят крайне близко к Земле», — пояснил Хопкинс в электронном письме.

В то же время астрономы возлагают надежды на обсерваторию Веры Рубин, чьи первые снимки были опубликованы этим летом, — её крупное главное зеркало диаметром 28 футов (8,4 метра) и режим обзора «три ночи для полного неба» создают уникальную способность обнаруживать слабые быстро движущиеся объекты. По оценкам соавторов Хопкинса, «Рубин» сможет выявлять от пяти до пятидесяти межзвёздных объектов в следующие десять лет; Хопкинс склоняется к верхней границе этого прогноза. Массовое пополнение выборки межзвёздных тел позволит проверить, насколько однородными или разнообразными являются их физические и химические характеристики — первые три обнаруженные объекта явственно различались.

«Этот последний межзвёздный турист — один из тех ранее не замеченных тел, которые теперь постепенно выходят на сцену», — подчеркнул Джуитт. «Это стало возможным благодаря появлению мощных инструментов широкого обзора неба, которых ранее у нас не было. Мы перешли новый порог возможностей».