Обнаруженная 1 июля 2025 года комета 3I/ATLAS стала третьим известным межзвездным гостем в Солнечной системе. Причем наблюдали за ней в реальном времени: при нагреве Солнцем из ядра выделялись газ и пыль, образуя кому и хвост. Когда комета прошла перигелий (ближайшую к нашей звезде точку своей орбиты) на расстоянии примерно 203 миллионов километров от светила, ученые продолжили следить за ее хвостом.
Наблюдения показали, что объект необычайно богат летучими соединениями — монооксидом углерода (CO) и диоксидом углерода (CO₂). Изотопные измерения помогли выявить особенности среды, в которой сформировалась комета: об этом свидетельствуют сильное обогащение дейтерием и особенности изотопного состава азота. Вместе эти данные указали на то, что 3I/ATLAS сформировалась в очень холодной области своей планетной системы.
Теперь, проанализировав данные наблюдений, выполненных с помощью спектрографа WEAVE-LIFU телескопа Уильяма Гершеля на Канарских островах (Испания), астрономы изучили еще одну интересную особенность этого небесного тела — ионы в его плазменном хвосте. Последний состоит из ионов и электронов, которые образуются из газа кометы и уносятся от нее солнечным ветром.
Наблюдения провели 30 ноября и 2 декабря 2025 года, примерно через месяц после прохождения перигелия. В хвосте выявили сразу несколько типов ионов: ион молекулярного азота (N₂⁺), ионы монооксида углерода (CO⁺), диоксида углерода (CO₂⁺), воды (H₂O⁺) и CH⁺ — положительно заряженного иона, состоящего из одного атома углерода и одного атома водорода.
Соотношение ионов молекулярного азота к ионам монооксида углерода составило примерно 2,3 процента. Это позволило оценить нижнюю границу отношения содержания N₂ к CO — не менее 0,023 ± 0,001, что необычно много для комет Солнечной системы. Особенно важен молекулярный азот. Дело в том, что N₂ и CO по-разному захватываются аморфным водяным льдом. Поскольку эффективность захвата зависит от температуры, соотношение этих молекул может содержать информацию об условиях, в которых сформировался объект.
Ранее похожий подход применяли к комете Чурюмова — Герасименко. Измерения аппарата Rosetta помогли выявить низкое соотношение N₂/CO, которое связали с формированием кометы при очень низких температурах.
Для 3I/ATLAS это указывает на схожие, но еще более холодные условия: моделирование показало, что наблюдаемое высокое содержание молекулярного азота может соответствовать температуре примерно минус 243 градуса Цельсия. Это не означает, что температура самой кометы при рождении была именно такой: речь идет об условиях, в которых мог сформироваться и сохраниться наблюдаемый химический состав. Результат также согласуется с выводами, сделанными по изотопному составу.
Другие обнаруженные соотношения ионов также указали на обогащение кометы летучими соединениями, но напрямую переводить их в состав исходного льда нельзя: ионы в хвосте постоянно образуются и разрушаются под действием солнечного излучения и солнечного ветра.
Таким образом, результаты исследования, опубликованного в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, добавили еще одну деталь к необычному химическому портрету 3I/ATLAS. Межзвездная странница сформировалась в другой планетной системе, но сохранила признаки условий, существовавших на ранних этапах ее формирования.