3I/ATLAS: megvan, hogy honnan érkezhetett a titokzatos csillagközi látogató

A tavalyi év legnagyobb csillagászati szenzációja egyben számos találgatás, sőt, konteós jellegű elmélet tárgya volt az a galaxis távoli vidékéről a Naprendszerbe érkezett csillagközi objektum, amiben egyesek egyenesen egy idegen civilizáció technikai eszközét vélték felismerni. Az Edinburgh-i Egyetem kutatói március 7-én az arXiv preprint szerverre feltöltött friss tanulmányukban azt állítják, hogy a 3I/ATLAS csillagközi üstökös kémiai elemzése alapján sikerült megtalálniuk az intersztelláris objektum származási helyét.

A 3I/ATLAS a legnagyobb valószínűség szerint a galaxis vastag korongjából származik Fotó: Spectroscopy Online

A 3I/ATLAS annak ellenére, hogy a napközelségét elhagyva szédítő sebességgel távolodik tőlünk visszatérőben a csillagközi térbe, még mindig szolgáltat újabb érdekességeket.

A 3I/ATLAS a galaxis távoli vidékéről érkezett intersztelláris látogató (Fotó: NASA/Hubble)

3I/ATLAS: egy fémekben szegény távoli csillag gyermeke

A kutatók az objektum izotóparányait vizsgálták, és az ezt célzó megfigyelésekre még a 3I/ATLAS napközelsége idején került sor – írja az Ilf Science tudományos hírportál. A részletes analízis arra utal, hogy az intersztelláris üstökös a Tejútrendszer peremvidékén egy fémekben szegény csillag körül alakulhatott ki. 

A 3I/ATLAS szokatlanul lapos szögű pályával rendelkezik  (Fotó: The Sky Live)

A 3I/ATLAS katalógusnevet kapott objektumot tavaly július elsején az Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ASPRS) riasztási rendszer csillagászai fedezték fel,  amikor az ekliptikához viszonyítva alacsony szögű pályán lépett be a Naprendszerbe, amely végül visszavezeti a kozmosz mélységeibe. A pályaelemekből hamarosan megállapították, hogy a 3I/ATLAS a csillagközi térből érkezett üstökös, ami a 2017-ben felfedezett 1I/Oumuamua, továbbá a 2019-ben azonosított 2I/Borisov üstökös után a harmadik olyan objektum, ami a Naprendszeren kívülről érkezett. 

Az Oumuamua volt az első ismertté vált csillagközi látogató a Naprendszerben  (Fotó:  ESO/M. Kornmesser Derivative)

Az asztronómusok ezt a viszonylag rövid időszakot a csillagközi látogató minél alaposabb tanulmányozására használták fel, számos értékes megfigyelési adatot gyűjtve a 3I/ATLAS-ról. Az objektum most nemrég érte el pályájának a Jupiterhez legközelebbi pontját, 0,35832 csillagászati egység (CSE) távolságra haladva el a Naprendszer legnagyobb bolygója mellett, ahonnan az Ikrek csillagkép felé véve az irányt tér vissza a csillagközi térbe.

A csillagászati egység (CSE) a csillagászatban, azon belül is az égi mechanikában alkalmazott és a Naprendszeren belüli távolságok kifejezésére használt távolságegység. Az eredeti definíciója szerint a csillagászati egység értéke a Föld Nap körüli pályája keringési sugarának kilométerben meghatározott értéke, ami a Nemzetközi Csillagászati Unió által elfogadottan egész pontosan 149 597870,7 kilométer, kerekítve pedig 150 millió kilométer.

Noha azt már pontosan tudjuk, hogy milyen irányban hagyja el a Naprendszert az objektum, de az, hogy vajon honnan érkezett mindeddig nyitott kérdésnek számított. 

Egy kutatócsoport a 3I/ATLAS kémiai összetételét vizsgálva most azt állítja, hogy választ talált erre a kérdésre. 

Az új tanulmányban az Edinburgh-i Egyetem Csillagászati Intézetének kutatója, Cyrille Opitom és tudóstársai úgy próbáltak választ találni a 3I/ATLAS csillagközi üstökös származási helyére, hogy vizsgálódásaikat az objektum napközelsége idején készített spektroszkópiai felvételekre fókuszálták. 

A kutatók 3I/ATLAS  kémiai összetételét vizsgálták  (Fotó: IIInternational Gemini Observatory/NSF NOIRLab)

„A csillagközi objektumok egyedülálló lehetőséget kínálnak a bolygóképződési folyamatok jobb megértésében egy másik csillag körül keletkezett anyag részletes tanulmányozása révén” – magyarázzák a tudósok a még lektorálásra váró tanulmányukban. „Jegeik értékes nyomokat tartalmaznak az eredeti környezetükről és az otthoni rendszerükben uralkodó körülményekről. Mivel a frakcionálási folyamatok igen érzékenyek lehetnek a hőmérsékletre és a sugárzási környezetre, ezért az izotópos arányok az eredeti környezet hatékony nyomjelzői – mondja Cyrille Opitom, a tanulmány vezető szerzője. 

A 3I/ATLAS számos szokatlan tulajdonságot mutatott (Fotó: NASA/ESA)

A korábbi csillagközi látogatók – az 1I/ʻOumuamua és a 2I/Borisov – túl kicsik és távoliak voltak ahhoz, hogy ilyen módon megfigyelhetők legyenek, de a 3I/ATLAS esetében ez szerencsére nem így volt. Ahogy a Nap felmelegítette az üstököst, és a jég szublimálni kezdett, elegendő gáz szabadult fel az üstökösből ahhoz, hogy a csillagászok részletesen tanulmányozhassák az objektum izotópos arányait és kémiai összetételét.

A Tejútrendszer csillagokban gazdag vastag korongjából érkezhetett a Föld közelébe

Az Európai Déli Obszervatórium Chilében működő Nagyon Nagy Teleszkópjával (Very Large Telescope, VLT) a múlt év decemberében végzett megfigyelései alapján a kutatócsoport magas nitrogén- és szénizotóparányokat talált, amelyek a tudóscsapat véleménye szerint alátámasztják azt a korábbi feltételezést, hogy a 3I/ATLAS a Tejútrendszer külső, vagyis vastag korongjából származik.

Az Európai Déli Obszervatórium Chilében működő Nagyon Nagy Teleszkópja (Fotó: ESA/Gerhard Huedepohl)                     

A Tejútrendszer egy Sbb típusú küllős spirálgalaxis, amelyben a Naprendszer és így a Föld is található. A Tejútrendszer a sztellárstatisztikai becslések szerint legalább 100 és legfeljebb 400 milliárd csillagból áll, így az univerzum nagyobb spirálgalaxisai közé tartozik. Szélessége mintegy 100 ezer fényév, a magnál lévő legnagyobb vastagsága pedig megközelítőleg 16 300 fényév. A Tejútrendszer spirális szerkezete négy nagy és kettő kisebb karból áll, ez utóbbiak egyikében, az Orion-karban található a Naprendszer és a Föld is.

„A VLT UVES spektrográfjával végzett CN-molekula megfigyelések alapján magas 14N/15N izotópos arányt mértünk a 3I/ATLAS csillagközi üstökösben, ami kétszerese a Naprendszer üstököseiben mért értéknek, de összhangban áll a csillagképződés előtti magokban, a protocsillagokban és nagyobb távolságokban lévő a protoplanetáris korongokban mért CN vagy HCN arányokkal” – magyarázza a tanulmányt jegyző tudóscsapat. 

A Tejútrendszer spirális szerkezetét szemléltető ábra, a Naprendszer helyével a galaxisban (Fotó: NASA/Jon Lomberg)

„A 12C/13C aránynál valamivel magasabb értéket mértünk a Naprendszer üstököseinek értékeihez képest. Ez pedig összhangban van az idősebb, alacsony fémtartalmú csillagok esetében várható értékekkel” – hangsúlyozzák a kutatók. Míg az objektum pályáját vizsgáló csillagászok inkább az objektumnak a Tejútrendszer úgynevezett vékony korongjából való származását részesítik előnyben, ez azonban összeegyeztethető a vastag korongos eredettel is, és egy nemrégiben készült, szintén az izotóparányokat vizsgáló tanulmány ugyancsak arra a következtetésre jutott, hogy a csillagközi objektum vastag korongos eredete a legvalószínűbb.

A Tejútrendszer központi vidéke infravörös tartományban (Fotó: NASA/JPL-Caltech/S. Stolovy)

 Várhatók még újabb kutatási eredmények is miközben az egyre jobban távolodó csillagközi látogatók utolsó megfigyeléseit végzik és elemzik a csillagászok. Ami már most is bizonyos, hogy a hosszú útján a galaxisunk egyik távoli vidékéről érkezett vándor látogatott meg bennünket rövid időre, hogy visszatérve a csillagközi térbe tovább folytassa a sok milliárd éve tartó útját, a világűr végtelen mélységeiben.

Az angol nyelvű tanulmány teljes terjedelmében itt olvasható el.

A 3I/ATLAS csillagközi üstökös:

• kémiai összetételét és izotóparányait vizsgálva
• egy kutatócsoport arra a következtetésre jutott,
• hogy az intersztelláris vándor a Tejútrendszer vastag korongjából származik,
• egy fémekben szegény csillag rendszeréből.