بیشتر دنبالهدارهایی که ما در منظومه شمسی مطالعه میکنیم، در همان مراحل اولیه شکلگیری منظومه شمسی بهوجود آمدهاند. اما دنبالهدار 3I/ATLAS یک مورد کاملاً متفاوت است، زیرا این جرم آسمانی در یک سامانه سیارهای دیگر شکل گرفته و بعدها بهصورت سرگردان وارد منظومه شمسی ما شده است. به همین دلیل، آن را یک «دنبالهدار میانستارهای» مینامند؛ یعنی جرمی که منشأ آن خارج از منظومه شمسی است و از فضای بینستارهای به ما رسیده است.
برای درک بهتر اهمیت این موضوع، باید بدانیم دنبالهدارها چگونه رفتار میکنند. زمانی که یک دنبالهدار به خورشید نزدیک میشود، گرمای خورشید سطح یخی آن را گرم میکند. در نتیجه، یخهای موجود روی سطح دنبالهدار مستقیماً از حالت جامد به گاز تبدیل میشوند؛ این فرایند را «تصعید» مینامند. گازهای آزادشده به اطراف پخش میشوند و یک ابر درخشان در اطراف هسته دنبالهدار تشکیل میدهند که به آن «کُما» گفته میشود. این کُما همان چیزی است که باعث میشود دنبالهدارها هنگام عبور از نزدیکی خورشید در آسمان قابل مشاهده باشند.
اخترشناسان برای مطالعه دنبالهدار 3I/ATLAS از یکی از پیشرفتهترین ابزارهای رصدی جهان استفاده کردند؛ آرایه بزرگ میلیمتری/زیرمیلیمتری آتاکاما یا Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). این مجموعه شامل دهها تلسکوپ رادیویی است که در صحرای آتاکاما در شیلی قرار دارند و با همکاری یکدیگر مانند یک تلسکوپ بسیار بزرگ عمل میکنند. ALMA قادر است امواج رادیویی بسیار ضعیف را از اجرام دوردست دریافت کرده و ترکیب شیمیایی آنها را تحلیل کند.
در این پژوهش، دانشمندان از تکنیکی به نام «طیفسنجی» استفاده کردند. در این روش، نور یا امواج دریافتی از یک جرم آسمانی به طولموجهای مختلف تجزیه میشود و هر ماده شیمیایی یک «اثر انگشت طیفی» منحصر بهفرد دارد. با بررسی این الگوها، میتوان وجود مولکولهای مختلف را در دنبالهدار شناسایی کرد، حتی اگر آنها بسیار دور باشند.
در دادههای بهدستآمده از دنبالهدار 3I/ATLAS، دو مولکول مهم شناسایی شد: متانول و هیدروژن سیانید. این دو ماده از ترکیبات رایج در دنبالهدارها هستند و در بسیاری از اجرام مشابه نیز دیده میشوند. اما نکته جالب اینجاست که نسبت این دو ماده در 3I/ATLAS کاملاً غیرعادی بود. در بیشتر دنبالهدارهای شناختهشده، مقدار متانول نسبت به هیدروژن سیانید بسیار کمتر است. اما در این دنبالهدار میانستارهای، مقدار متانول بین ۷۰ تا ۱۲۰ برابر بیشتر از هیدروژن سیانید اندازهگیری شده است.
این اختلاف چشمگیر باعث شده دانشمندان نتیجه بگیرند که 3I/ATLAS یکی از غنیترین دنبالهدارهای شناختهشده از نظر متانول است. چنین ترکیب شیمیایی غیرمعمولی نشان میدهد که این دنبالهدار احتمالاً در شرایط فیزیکی کاملاً متفاوتی نسبت به دنبالهدارهای منظومه شمسی ما شکل گرفته است. به عبارت دیگر، محیط تولد آن در یک سامانه ستارهای دیگر، دما، فشار و ترکیب شیمیایی متفاوتی داشته است.
این یافته اهمیت بسیار زیادی دارد، زیرا مطالعه دنبالهدارهای میانستارهای مانند 3I/ATLAS به دانشمندان اجازه میدهد شرایط شکلگیری منظومههای سیارهای دیگر را بررسی کنند. در واقع، این اجرام مانند «پیامآورانی» از سایر بخشهای کهکشان هستند که اطلاعاتی درباره فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی در آن مناطق به همراه دارند.
یکی دیگر از بخشهای مهم این پژوهش، بررسی نحوه خروج گازها از سطح دنبالهدار بود. دانشمندان دریافتند که هیدروژن سیانید عمدتاً مستقیماً از هسته دنبالهدار آزاد میشود. هسته همان بخش مرکزی و یخی دنبالهدار است که بیشترین جرم آن را تشکیل میدهد. در مقابل، متانول رفتار پیچیدهتری دارد. بخشی از متانول نیز از هسته آزاد میشود، اما بخش دیگری از آن از ذرات یخی کوچکی که در کُما معلق هستند بهوجود میآید.
این ذرات یخی کوچک مانند «دنبالهدارهای مینیاتوری» عمل میکنند. زمانی که این ذرات در معرض نور خورشید قرار میگیرند، یخ موجود در آنها تصعید شده و به گاز تبدیل میشود. این فرآیند باعث آزاد شدن مولکولهای اضافی متانول در فضای اطراف دنبالهدار میشود؛ پدیدهای که به آن «گازدهی گسترده» یا extended outgassing گفته میشود. این نوع گازدهی نشان میدهد که فعالیت شیمیایی در اطراف دنبالهدار بسیار پیچیدهتر از آن چیزی است که قبلاً تصور میشد.
مطالعه دنبالهدار 3I/ATLAS نهتنها اطلاعات جدیدی درباره این جرم خاص ارائه کرده، بلکه به دانشمندان کمک کرده است تا درک عمیقتری از شیمی سایر منظومههای ستارهای به دست آورند. با مقایسه ترکیب شیمیایی این دنبالهدار با دنبالهدارهای منظومه شمسی، میتوان تفاوتها و شباهتهای محیطهای تشکیل سیارات را بهتر شناخت. این مقایسهها میتواند به پاسخ دادن به پرسشهای مهمی درباره منشأ آب، مواد آلی و شرایط اولیه شکلگیری حیات در کیهان کمک کند.
در مجموع، دنبالهدار 3I/ATLAS یک نمونه بسیار ارزشمند برای مطالعه علمی محسوب میشود، زیرا نهتنها از خارج از منظومه شمسی آمده، بلکه ترکیب شیمیایی آن نیز با دنبالهدارهای معمولی تفاوت قابل توجهی دارد. چنین اجرامی به دانشمندان این امکان را میدهند که پنجرهای به سوی سایر بخشهای کهکشان باز کنند و بفهمند که آیا فرآیندهای شکلگیری سیارات و دنبالهدارها در همه جای جهان مشابه است یا خیر.
