3I/ATLAS: még mindig tartogat meglepetést a távolodó csillagközi objektum

A James Webb űrtávcső segítségével a Naprendszerben valaha mért legnagyobb deutérium, azaz nehézhidrogén tartalmú metánt azonosítottak a múlt évben rendkívüli érdeklődést kiváltó, a távoli csillagközi térből érkezett és már eddig is számos furcsaságot mutató objektum anyagában. A 3I/ATLAS intersztelláris üstököst még 2025. július elsején fedezték fel a Naprendszerbe érkezett harmadik csillagközi égitestként a chilei Asteroid Terrestial-impact Last Alert System megfigyelőállomás – ami a Földre potenciális veszélyt jelentő földközeli aszteroidák előjelzésére szolgáló szervezet - asztronómusai. Már az első, 2025 júliusa és szeptembere között elvégzett észlelések is azt mutatták, hogy a világűr mélységeiből származó kozmikus objektum olyan szokatlan tulajdonságokat mutat, ami miatt egészen egyedülállónak tekinthető. Erre erősít rá az a friss felfedezés is, amit a Nature Astronomy csillagászati szaklapban publikáltak október 23-án.

Ismét hallatott magáról a 3I/ATLAS Forrás: Futura Sciences

Sehol sem tapasztaltak ekkora deutériumarányt

A csillagászok a James Webb űrtávcső segítségével megmérték a deutérium-hidrogén (D/H) arányát a 3I/ATLAS metánjában.

A deutérium, vagy nehézhidrogén a hidrogén egyik stabil és ritka izotópja. Ami a természetes előfordulási arányát illeti, átlagosan 6500 „normál” hidrogénatomra jut egyetlen deutériumatom. A deutérium atommagját, a deutront egy proton és egy neutron építi fel, míg a normál hidrogén atommagja csupán egyetlen protonból áll.

A hidrogén-2 izotóp, vagy a deutérium atommagja egy protonból és egy neutronból áll   Fotó: Wikimedia Commons/ McSush

A deutérium, mint a hidrogén nehezebb izotópjának a beépülése molekulákba a kutatók számára jó támpontot nyújt annak a meghatározásához, hogy az adott molekulák milyen körülmények között keletkezhettek. 

A 3I/ATLAS esetében mért arány hozzávetőleg 3,33%, ami nagyjából a tizennégyszerese annak a metánra vonatkozó D/H-aránynak, amelyet az ESA Rosetta űrszondája mért a 67P/Csurjumov–Geraszimenko üstökösön, az egyetlen olyan további, de a Naprendszerből származó üstökösön, amelynek az anyagában egyértelműen sikerült kimutatni a deutériumot tartalmazó metánt.

A 67P/Csurjumov–Geraszimenko üstökös   Fotó: ESA/Rosetta/NAVCAM

Ez a mérési eredmény meghaladja a Naprendszerben mért összes eddigi értéket, és legalább 1,4 -szer magasabb a Naprendszer szerves molekulái esetében kapott értéknél.

Rendkívül széles mintát vizsgáltak meg a kutatók

A kutatók 2025. december 22-én és 23-án vizsgálták meg az üstökös kómáját a James Webb űrtávcső NIRSpec műszerének integrált mezőegységével (Integral Field Unit), amikor a 3I/ATLAS körülbelül 2,4 csillagászati egységre, azaz csaknem két és félszeres Nap-Föld távolságra volt a központi csillagunktól, a Naptól. 

A csillagközi objektumnak igen szokatlan a kémiai összetétele   Fotó: Michael Jäger/Gerald Rhemann/ Space.com

A metán és annak deutériumot tartalmazó változata mellett metanolt, etánt, formaldehidet, vizet és szén-monoxidot is kimutattak a 3I/ATLAS anyagában. 

Ez utóbbi volt a legnagyobb arányban a csillagközi üstökös kómájában; az aránya nagyjából 3,6 -szorosa volt a vízének. „A 67P/Csurjumov–Geraszimenko üstökös mellett a Naprendszerben a metán D/H-arányát a Vénusz, az óriásbolygók, a Titán, valamint az Erisz és a Makemake törpebolygók esetében mérték meg” – áll a kutatócsoport közleményében.

A Szaturnusz legnagyobb holdja, a Titan légköre igen gazdag szerves anyagokban  Fotó: NASA, ESA, CSA, W. M. Keck Observatory

Ezt meghaladóan a szerves anyagok D/H-arányát bolygóközi porszemcsékben, széntartalmú meteoritokban, valamint a rendkívül magas széntartalmú antarktiszi mikrometeoritokban is meghatározták a kutatók. 

Ezek a mérési eredmények egyértelműen megerősítették, hogy a 3I/ATLAS esetében mért érték legalább az 1,4-szerese a Naprendszerben található szerves molekulákra vonatkozó bármely más közvetlen mérési eredménynek, és ezt csak az Orgueil nevű szénben gazdag kondrit meteoritban kimutatott, a szerves gyökökre vonatkozó D/H arány közelíti meg.

A galaxis egyik távoli és hűvös csillagbölcsőjéből származhat

A metán D/H-arányát a Naprendszeren kívül lényegében még sosem mérték meg közvetlenül, így nem állt rendelkezésre megbízható viszonyítási alap a tudósok számára. 

Ennek kiküszöbölésére a tanulmány szerzői egy másik szénhidrogén, a ciklopropenilidén deuterálását alkalmazták helyettesítő megoldásként. 

A 3I/ATLAS szokatlan pályasíkja   Fotó: NASA

Becsléseik arra utalnak, hogy a metán D/H-aránya bizonyos csillagkeletkezési régiókban és hideg magokban elérheti a körülbelül 4–7%-ot, vagy akár ennél is többet, ez pedig azt jelenti, hogy a 3I/ATLAS esetében mért érték a csillagközi anyaghoz viszonyítva reálisnak tekinthető.

A csillagkeletkezési régiók a Tejútrendszerben és más galaxisokban lévő olyan molekulafelhők, amelyek sűrű porból és gázból állnak és amelyekben új csillagok születnek. E csillagbölcsőknek is nevezett kozmikus régiókban a több millió éves élettartamuk alatt akár több tízezer csillag is születhet. A csillagkeletkeztető molekulafelhők jellegzetességei aszerint változnak, hogy hol találhatóak az adott galaxison belül.

Fotó:  NASA, ESA, M. Robberto

„Bizonytalan azonban, hogy a csillagkeletkezésre vagy a korongkémiára vonatkozó elméleti modellek képesek-e reprodukálni a 3I/ATLAS jegében mért metán D/H-arányát” – magyarázzák a tanulmány szerzői. 

Ezt ideális esetben új kémiai modellekkel kellene megerősíteni 

-fűzi hozzá a kutatás vezetője, Dr. Nathan Roth. Másrészt  vannak azonban arra utaló jelek, hogy a csillagközi anyagfelhők, illetve protocsillagok D/H-arányai megegyezhetnek a 3I/ATLAS intersztelláris üstökös esetében mért értékekkel.

A tanulmányt teljes terjedelmében és angol nyelven itt lehet elolvasni.

Egy csillagászokból álló nemzetközi kutatócsoport:

• a James Webb űrteleszkóp segítségével kémiai elemzést végzett a 3I/ATLAS csillagközi üstükösön,
• és megállapították, hogy az üstökös anyagában lévő metán extrém mennyiségű deutériumot tartalmaz,
• ami megerősíti, hogy a 3I/ATLAS intersztelláris üstökös nagyjából hárommilliárd éve,
• a Tejútrendszer egyik fémekben szegény és alacsony hőmérsékletű régiójában keletkezhetett.