کشف دنباله‌دار میان‌ستاره‌ای با ترکیب شیمیایی بی‌سابقه و آب سنگین فراوان

کشف و ویژگی‌های منحصر به فرد

این دنباله‌دار، که کمتر از یک سال پیش هنگام عبور از منظومه شمسی کشف شد، سومین جرم میان‌ستاره‌ای شناخته‌شده‌ای است که تاکنون وارد محدوده خورشید شده است. اگرچه منشأ دقیق آن هنوز ناشناخته است، اما مطالعه‌ای جدید به رهبری پژوهشگران دانشگاه میشیگان، تفاوت‌های چشمگیری در ترکیب شیمیایی آن با دنباله‌دارهای منظومه شمسی را آشکار ساخته است.

نتایج این تحقیق که در نشریه علمی Nature Astronomy منتشر شده، نشان می‌دهد که ۳ I/ATLAS حاوی مقدار قابل توجهی آب سنگین یا آب غنی از دوتریوم است. این پروژه تحقیقاتی با حمایت ناسا، بنیاد ملی علوم آمریکا و آژانس ملی پژوهش و توسعه شیلی انجام شده است.

لوئیس سالازار مانزانو، نویسنده اصلی مطالعه و دانشجوی دکتری نجوم دانشگاه میشیگان اظهار داشت: «مشاهدات جدید ما نشان می‌دهد شرایطی که به شکل‌گیری منظومه شمسی منجر شد، با روند تکامل سامانه‌های سیاره‌ای در دیگر نقاط کهکشان تفاوت زیادی دارد.»

آب سنگین و دوتریوم

آب معمولی از دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن تشکیل شده است. اما در آب سنگین، یکی از اتم‌های هیدروژن به جای هیدروژن عادی، دوتریوم است؛ ایزوتوپی سنگین‌تر که علاوه بر پروتون، یک نوترون نیز در هسته خود دارد.

پژوهشگران دریافتند که نسبت دوتریوم به هیدروژن در آب این دنباله‌دار به طور غیرعادی بالا است. اگرچه آب سنگین در زمین و دنباله‌دارهای منظومه شمسی نیز یافت می‌شود، اما میزان آن در ۳ I/ATLAS به مراتب فراتر از هر نمونه شناخته‌شده قبلی بوده است.

• ۳۰ برابر بیشتر: نسبت دوتریوم در آب این جرم میان‌ستاره‌ای حدود ۳۰ برابر بیشتر از دنباله‌دارهای منظومه شمسی است.
• ۴۰ برابر بیشتر: این نسبت نزدیک به ۴۰ برابر بیشتر از آب اقیانوس‌های زمین است.

سالازار مانزانو توضیح داد: «میزان دوتریوم نسبت به هیدروژن معمولی در آب این دنباله‌دار، بالاتر از هر چیزی است که تاکنون در سامانه‌های سیاره‌ای یا دنباله‌دارهای دیگر مشاهده کرده‌ایم.»

شرایط شکل‌گیری و اهمیت یافته‌ها

دانشمندان از این نسبت‌های شیمیایی برای بازسازی شرایط محیطی زمان شکل‌گیری سیارات و دنباله‌دارها استفاده می‌کنند. مقایسه ترکیب شیمیایی ۳ I/ATLAS با اجرام منظومه شمسی نشان می‌دهد که این جرم احتمالاً در محیطی بسیار سردتر و با تابش کمتر شکل گرفته است.

ترزا پانکه-کارنیو، استاد نجوم دانشگاه میشیگان و یکی از رهبران این مطالعه گفت: «این یافته ثابت می‌کند شرایطی که به تولد منظومه شمسی ما منجر شد لزوماً در سراسر فضا رایج نیست. شاید این موضوع بدیهی به نظر برسد، اما باید آن را با داده‌های واقعی اثبات می‌کردیم.»

فرایند رصد و همکاری‌های علمی

پژوهشگران تأکید می‌کنند که انجام چنین بررسی دقیقی به مجموعه‌ای از اتفاقات خوش‌شانس وابسته بود؛ از جمله اینکه این دنباله‌دار خیلی زود شناسایی شد و فرصت کافی برای انجام رصدهای تکمیلی فراهم آمد.

پس از کشف جرم، تیم تحقیقاتی زمانی را در رصدخانه MDM در آریزونا رزرو کرد و موفق شد نخستین نشانه‌های خروج گاز از دنباله‌دار را ثبت کند. سپس محققان با استفاده از آرایه بزرگ میلی‌متری و زیرمیلی‌متری آتاکاما (ALMA) در شیلی، ترکیب شیمیایی آن را با دقت بیشتری بررسی کردند.

تلسکوپ ALMA توانایی تفکیک آب معمولی از آب حاوی دوتریوم را دارد و همین موضوع به دانشمندان اجازه داد نسبت دقیق این دو را اندازه‌گیری کنند. پژوهشگران می‌گویند این نخستین بار است که چنین تحلیل شیمیایی دقیقی روی یک جرم میان‌ستاره‌ای انجام می‌شود.

سالازار مانزانو افزود: «دسترسی به این تجهیزات و همکاری یک تیم متخصص در حوزه‌های مختلف، عامل اصلی موفقیت این پروژه بود.»

آینده پژوهش‌های میان‌ستاره‌ای

دانشمندان معتقدند این مطالعه نشان می‌دهد که در آینده می‌توان اجرام میان‌ستاره‌ای بیشتری را از نظر شیمیایی بررسی کرد و از این طریق به درک عمیق‌تری از نحوه شکل‌گیری سامانه‌های سیاره‌ای در سراسر کهکشان رسید.

تاکنون تنها سه جرم میان‌ستاره‌ای هنگام عبور از منظومه شمسی شناسایی شده‌اند، اما پژوهشگران پیش‌بینی می‌کنند با آغاز به کار رصدخانه‌های نسل جدید، کشف چنین اجرامی بسیار رایج‌تر شود.

پانکه کارنیو در پایان تأکید کرد: «حفظ آسمان تاریک شب اهمیت زیادی برای آینده نجوم دارد. باید از آسمان شب محافظت کنیم و آن را تاریک و پاک نگه داریم تا بتوانیم این اجرام کوچک و کم‌نور را در اعماق فضا شناسایی کنیم.»