Astronomen die de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) gebruiken, hebben bewijs gevonden dat de interstellaire komeet 3I/ATLAS zijn oorsprong vond in een gebied van de Melkweg dat veel kouder is dan ons eigen zonnestelsel. Door de chemische samenstelling van deze ‘interstellaire indringer’ te analyseren, hebben wetenschappers een zeldzame inkijk gekregen in de enorm verschillende omgevingsomstandigheden in andere delen van onze Melkweg.
De chemische vingerafdruk van de diepe ruimte
De doorbraak kwam door het meten van gedeutereerd water (vaak “halfzwaar water” genoemd). Terwijl standaardwater uit twee waterstofatomen en één zuurstofatoom bestaat, vervangt gedeutereerd water één waterstofatoom door deuterium : een zwaardere isotoop die zowel een proton als een neutron bevat.
De verhouding van deze isotopen fungeert als een kosmische thermometer. Omdat de chemische processen die de concentratie van gedeutereerd water verhogen zeer temperatuurgevoelig zijn, dienen de niveaus die in een komeet worden aangetroffen, als een permanent bewijs van zijn geboorteplaats.
De bevindingen voor 3I/ATLAS zijn opvallend:
– Het bevat 30 maal meer gedeutereerd water dan kometen afkomstig uit ons zonnestelsel.
– Deze verhouding is 40 keer hoger dan de verhouding in de oceanen van de aarde.
– Dergelijke hoge concentraties vereisen omgevingen die kouder zijn dan 30 Kelvin (ongeveer -406°F of -243°C ).
Waarom dit belangrijk is: zonnesystemen vergelijken
Deze ontdekking is belangrijk omdat ze het idee in twijfel trekt dat planetaire systemen onder uniforme omstandigheden evolueren.
In ons zonnestelsel worden kometen vaak omschreven als ‘vuile sneeuwballen’. Hun watergehalte vormt een chemisch archief van de omgeving die 4,6 miljard jaar geleden aanwezig was tijdens de geboorte van onze zon en planeten. De gegevens van 3I/ATLAS suggereren echter dat het ‘recept’ voor planetaire systemen enorm varieert, afhankelijk van hun locatie in de Melkweg.
“Onze nieuwe waarnemingen laten zien dat de omstandigheden die hebben geleid tot de vorming van ons zonnestelsel heel anders zijn dan hoe planetaire systemen zich in verschillende delen van onze Melkweg ontwikkelden”, aldus Luis E. Salazar Manzano, teamleider aan de Universiteit van Michigan.
Technisch meesterschap: observeren nabij de zon
Het detecteren van deze chemische kenmerken was een aanzienlijke technische uitdaging. Om deze gegevens vast te leggen bestudeerde het team 3I/ATLAS toen het zijn perihelium bereikte (het punt dat het dichtst bij de zon staat).
Terwijl traditionele optische telescopen worden verblind door de intense schittering van zonlicht, beschikken ALMA’s 66 radioantennes over het unieke vermogen om naar de zon te wijzen. Hierdoor konden onderzoekers de komeet in zijn meest kritieke fase observeren zonder de interferentie die doorgaans ruimteobservatie belemmert.
Een kosmisch verslag van de oerknal
Naast het identificeren van de thuistemperatuur van de komeet, is de studie van deuterium van fundamenteel belang voor het begrijpen van het universum zelf. Er wordt aangenomen dat de overvloed aan deuterium en waterstof tot stand is gekomen tijdens de Big Bang. Door te bestuderen hoe deze elementen in verschillende sterrenstelsels worden verspreid en gebruikt, kunnen wetenschappers de chemische evolutie van de Melkweg vanaf het begin der tijden tot nu beter in kaart brengen.
Conclusie
De extreme chemische signatuur van 3I/ATLAS bewijst dat ons zonnestelsel geen universele blauwdruk is, maar eerder een van de vele diverse omgevingen in een sterrenstelsel waar planetaire vorming kan plaatsvinden onder veel extremere, ijskoude omstandigheden.
