و این پدیده کاملاً طبیعی است. چرا که این جرم کیهانی، برای نخستین بار در چندین میلیارد سال گذشته، به محدودهای رسیده است که در معرض تابش مستقیم انرژی یک ستاره قرار دارد.
دانشمندان با دقت این دگرگونیها را زیر نظر دارند؛ هم برای اطمینان از اینکه این تغییرات با دانستههای فعلی ما سازگار است، و هم برای مقایسهی رفتار این جرم با دو گروه دیگر: دنبالهدارهای میانستارهای پیشین و دنبالهدارهای بومی منظومهی شمسی خودمان.
در پژوهشی تازه از گروهی از محققان اروپایی، نشان داده شده است که تغییر نسبت مواد خاصی در گیسوی 3I/ATLAS با درک کنونی ما از زمینشناسی دنبالهدارها کاملاً همخوانی دارد.
نسبت نیکل به آهن؛ سرنخ شیمیایی از دل گیسو
این نسبت، همان نسبت فراوانی نیکل به آهن (Ni/Fe) است که در دو دههی گذشته برای بیش از ۲۰ دنبالهدار درونمنظومهای و همچنین برای دنبالهدار میانستارهای پیشین، یعنی 2I/Borisov اندازهگیری شده است.
اما نکتهی عجیب این است که اصلاً وجود نیکل و آهن در گیسوی دنبالهدارها خود به معمایی برای دانشمندان تبدیل شده؛ زیرا دمای سطح دنبالهدارها معمولاً آنقدر پایین است که نمیتواند سیلیکاتها یا سولفیدهایی را که این فلزات در آنها نهفتهاند، به بخار تبدیل کند.
نسبت Ni/Fe در بررسی دنبالهدار 2I/Borisov مشابه دنبالهدارهای معمولی منظومهی شمسی بود — اما جالب اینکه این نسبت حدود ده برابر بیشتر از نسبت نیکل به آهن در خورشید است.
این یافته نشان میدهد که یک فرآیند مشترک جهانی در شکلگیری دنبالهدارها وجود دارد؛ فرآیندی که مستقل از ترکیب شیمیایی ستارهی مادر در محل تولد آنها رخ میدهد.
3I/ATLAS؛ دنبالهداری متفاوت از هرچه پیشتر دیدهایم
با این حال، 3I/ATLAS در بسیاری جهات با دنبالهدارهای دیگر متفاوت است؛ چه با دنبالهدارهای درون منظومهای و چه با 2I/Borisov.
پژوهشگران برای رصد این جرم از تلسکوپ بسیار بزرگ رصدخانهی جنوبی اروپا (VLT) در شیلی استفاده کردند. آنها از اوت تا سپتامبر، مسیر حرکت این دنبالهدار را از فاصلهی ۳٫۱۴ واحد نجومی (AU) تا ۲٫۱۴ AU دنبال کردند؛ زمانی که دنبالهدار به تدریج به خورشید نزدیکتر میشد و دمایش افزایش مییافت.
در طی این مشاهدات، مشخص شد که خط جذبی طیفی مربوط به نیکل در دادههای ثبتشده توسط طیفسنج UV-Visual Echelle Spectrograph (UVES) در تمام مدت حضور داشت.
اما خطهای جذبی آهن تنها زمانی ظاهر شدند که 3I/ATLAS به فاصلهی حدود ۲٫۶۴ AU از خورشید رسید.
این اختلاف، باعث شد که نسبت Ni/Fe در آغاز بسیار بالاتر از دنبالهدارهای دیگر باشد، اما همزمان با نزدیکتر شدن به خورشید، به طور چشمگیری تغییر کرد — تغییری که در هیچ مطالعهی دیگری تا به حال دیده نشده بود.
ترکیبات کربونیل؛ توضیحی برای حضور فلزات
این یافتهها همچنین میتوانند توضیح دهند چرا اساساً نیکل و آهن در گیسوی دنبالهدار وجود دارند.
پژوهشهای پیشین نظریهای مطرح کرده بودند که فلزات مشاهدهشده در گیسو، در واقع به گروههای کربونیل متصل هستند و ترکیباتی از نوع آلی-فلزی فرّار تشکیل میدهند.
در این حالت، نیکل به صورت نیکل تتراکربونیل (Ni(CO)₄) و آهن به شکل آهن پنتاکربونیل (Fe(CO)₅) در دنبالهدار وجود دارد.
این دو ترکیب آلی-فلزی نقاط تصعید بسیار پایینی دارند، بنابراین حتی در فاصلههای زیاد از خورشید نیز میتوانند بخار شوند و وارد گیسوی دنبالهدار شوند.
نقطه ذوب پایینتر نیکل؛ کلید تغییرات طیفی
نکتهی مهم این است که نیکل تتراکربونیل نقطهی ذوب پایینتری از آهن پنتاکربونیل دارد.
به همین دلیل، در آغاز دورهی رصد که دنبالهدار هنوز دور بود، تنها نشانههایی از نیکل در طیف دیده میشد، اما با نزدیکتر شدن به خورشید و افزایش دما، ترکیب آهن نیز شروع به تصعید کرد.
این فرآیند موجب شد که نسبت Ni/Fe در دادهها بهسرعت کاهش یابد و افت شدیدی در این نسبت ثبت شود.
پژوهشگران همچنین دریافتند که میزان نیکل مشاهدهشده در گیسو، بهخوبی با نرخ نظری تصعید نیکل تتراکربونیل تطابق دارد؛ یعنی مدل نظری آنها بهطور دقیق با دادههای واقعی سازگار است.
ردهبندی تازه: دنبالهدار تهی از C₂
در ادامهی بررسیها، دادهها نشان دادند که 3I/ATLAS را میتوان در گروه دنبالهدارهای «C₂-تهی» قرار داد؛ یعنی نسبت کربن دو اتمی (C₂) به رادیکال سیانوژن (CN) در گیسوی آن بسیار اندک است.
این ویژگی نشانهای از ماهیت ابتدایی و کهن این جرم میانستارهای است؛ چراکه این نسبت شیمیایی در زمان شکلگیری آن — میلیاردها سال پیش — تثبیت شده و تاکنون تغییر نکرده است.
به عبارت دیگر، احتمالاً این دنبالهدار در ناحیهای متفاوت از قرص پیشسیارهای سامانهی مادری خود شکل گرفته است، جایی که ترکیبات شیمیایی آن با مناطق دیگر تفاوت داشته است.
بازدیدکنندهای بیمانند از ژرفای میانستارهای
با هر روزی که میگذرد، دادههای بیشتری از سومین بازدیدکنندهی میانستارهای شناختهشده به دست میآید.
بهزودی پژوهشهای دقیقتری دربارهی نسبت Ni/Fe در فواصل نزدیکتر به خورشید منتشر خواهد شد، پیش از آنکه دنبالهدار از دید تلسکوپها پنهان شود.
دانشمندان انتظار دارند که در ماههای آینده، مقالات متعددی از سوی گروههای مختلف پژوهشی و رصدخانههای سراسر جهان منتشر شود — زیرا هر تلسکوپی که فرصت رصد پیدا کند، تلاش خواهد کرد تا از این میهمان کمنظیر کیهانی دادههایی جمعآوری کند.