تشرح ملاحظات VLT كيف تحول المذنب البينجمي 3I/ATLAS من ثاني أكسيد الكربون إلى الماء

تتشكل “رسل” غريبة من أنظمة نجمية أخرى – كائنات بين النجوم – حول نجوم بعيدة. ثم، نتيجة لتفاعلات الجاذبية، يتم إلقاؤها في الفضاء بين النجوم. وحتى الآن، تم التأكد من وجود ثلاث جثث فقط من هذا النوع. تبين أن أول متجول بين النجوم 1I/Oumuamua لا يحتوي تقريبًا على غلاف غازي، لذلك لم يكن من الممكن دراسة تركيبه الكيميائي. أما المذنب الثاني، وهو المذنب 2I/Borisov، فقد أظهر علامات التبخر النشط للجليد، لكن الأرصاد لم تغطي الفترة الكاملة لحركته حول الشمس. الجسم الأول الذي أجرى علماء الفلك ملاحظات منتظمة عالية الدقة له، قبل وبعد المرور عبر الحضيض الشمسي (نقطة مداره الأقرب إلى الشمس)، كان 3I/ATLAS. أخبرنا موقع Naked Science المزيد عن الضيوف الثلاثة من الظلام بين النجوم هنا. الآن، من خلال مراقبة 3I/ATLAS لمدة 23 ليلة باستخدام مخطط الطيف ESPRESSO الموجود على التلسكوب الكبير جدًا (VLT) في تشيلي، تمكن العلماء من تحليل الضوء إلى أطوال موجية فردية. وقد أتاح هذا النهج تحديد الذرات والجزيئات الموجودة في سحابة الغاز المحيطة بالنواة.

كانت الأهداف الرئيسية للبحث هي جزيئات السيانيد (CN) وما يسمى بالخطوط المحظورة للأكسجين الذري. نظرًا لضعف ملاحظة ثاني أكسيد الكربون والماء في النطاق البصري من سطح الأرض، استخدم علماء الفلك طريقة غير مباشرة. من خلال قياس نسبة خطوط الأكسجين التي تم إنشاؤها بعد اضمحلال هذه الجزيئات تحت تأثير الإشعاع الشمسي، قام العلماء بتقييم كيفية تغير محتوى ثاني أكسيد الكربون وH₂O في غيبوبة المذنب. اتضح أنه على مسافة كبيرة نسبيًا من الشمس، كان الغلاف الغازي لـ 3I/ATLAS غنيًا بثاني أكسيد الكربون. ومع اقترابنا من النجم، تحول هذا التوازن تدريجياً نحو الماء. يتوافق هذا التحول بشكل جيد مع فيزياء تبخر الجليد: يبدأ ثاني أكسيد الكربون في التسامي بشكل فعال عند درجات حرارة أقل بكثير من جليد الماء. لذلك، على مسافات كبيرة، يصبح المصدر الرئيسي للغاز CO₂، وأقرب إلى الشمس – الماء، يتبخر نتيجة ذوبان الجليد. ساعدت الملاحظات بعد مرور الحضيض الشمسي في الكشف عن ميزة أخرى: استمر إطلاق الماء بشكل نشط حتى عندما بدأ المذنب بالفعل في الابتعاد عن الشمس. ويمكن تفسير ذلك بالقصور الذاتي الحراري لنواة المذنب: حيث تغلغلت حرارة الشمس تدريجياً إلى طبقاتها العميقة، حيث توجد احتياطيات الجليد، فاستمر تبخرها مع تأخير.

علاوة على ذلك، كشف أطياف المذنب عن انبعاث من ذرات الحديد والنيكل، بالإضافة إلى جزيئات CH وC₂. بعد المرور عبر الحضيض الشمسي، أصبح الأخير أكثر وضوحًا، والذي قد يكون بسبب تسخين الطبقات الجديدة في القلب. وتبين أن معدل تكوين جزيئات النفثالينات بشكل عام يمكن مقارنته بما لوحظ في مذنبات النظام الشمسي. ومع ذلك، اختلفت القياسات الفردية بشكل ملحوظ عن بعضها البعض. قد يكون السبب هو الانبعاثات المحلية للمادة، أو دوران النواة، أو التغيرات في الأشعة فوق البنفسجية الشمسية. ومع ذلك، فإن اختبار هذه الفرضيات سيتطلب ملاحظات أطول. خلص مؤلفو ورقة علمية منشورة على خادم ما قبل الطباعة بجامعة كورنيل إلى أنه على الرغم من أصله بين النجوم، فإن 3I/ATLAS يتصرف في العديد من النواحي مثل المذنب العادي في نظامنا النجمي. وهذا يعني أن عمليات تكوين الأجسام الصغيرة الغنية بالجليد في الأنظمة الكوكبية الأخرى للمجرة قد تكون أكثر عالمية مما كان يُعتقد.