Webb, 3I/ATLAS'ın metanında rekor ağır hidrojen ölçtü: Kuyruklu yıldız çok soğukta doğmuş

Güneş Sistemi'nden geçen üçüncü yıldızlararası cisim olan 3I/ATLAS kuyruklu yıldızının metan gazında, şimdiye kadar hiçbir Güneş Sistemi cisminde görülmemiş oranda ağır hidrojen bulundu. NASA'nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi ve American University'den Nathan X. Roth'un öncülük ettiği ekip, James Webb Uzay Teleskobu'nun yakın kızılötesi tayflarına dayanan sonuçlarını 23 Ekim'de Nature Astronomy dergisinde yayımladı.

Ölçülen değer, kuyruklu yıldızın metanındaki her yüz hidrojen atomundan yaklaşık üçünün döteryum olduğunu gösteriyor: makaledeki oran yüzde 3,18 ± 0,30. Bu, Avrupa'nın Rosetta aracının yakından incelediği 67P/Churyumov-Gerasimenko kuyruklu yıldızındaki değerin 13 ± 2 katı.

Döteryum neden bir parmak izi?

Döteryum, çekirdeğinde fazladan bir nötron taşıyan hidrojendir; bu yüzden "ağır hidrojen" diye de anılır. Bir metan molekülünde (bir karbon, dört hidrojen) hidrojenlerden biri döteryumla yer değiştirdiğinde molekülün kızılötesi tayftaki izi kayar. Webb'in NIRSpec aleti bu iki biçimi birbirinden ayırabildi. Ancak döteryumlu metanın sinyali çok daha zayıf olduğu için ölçüm, kuyruklu yıldızın çekirdeğini saran gaz bulutundan, yani komadan gelen ışığın dikkatle ayrıştırılmasını gerektirdi.

Gökbilimciler döteryum oranını bir tür termometre gibi kullanıyor. Çok düşük sıcaklıktaki gazda ve toz tanelerinin yüzeyinde gerçekleşen bazı kimyasal tepkimeler döteryumu moleküllere tercihli olarak bağlar; ortam ısındığında bu zenginleşmeyi geri alan tepkimeler devreye girer. Bu nedenle bir buzun döteryumca zengin olması, o buzun çok soğuk bir ortamda oluştuğunu ve sonradan pek ısınmadığını düşündürür.

Güneş Sistemi'nde eşi yok

Makaleye göre 3I/ATLAS'taki oran, Güneş Sistemi'nde metan için ölçülmüş tüm değerleri aşıyor. Karşılaştırma için tek gerçek örnek 67P: Döteryumlu metanın (CH3D) saptandığı diğer tek kuyruklu yıldız o ve bu ölçüm ancak Rosetta'nın kuyruklu yıldızın yanına gitmesiyle yapılabilmişti. Webb ise aynı molekülü bir yıldızlararası ziyaretçide uzaktan yakaladı. Bu, yıldızlararası bir cisimde döteryumlu organik molekülün görüldüğü son derece ender durumlardan biri.

Araştırmacılar bir benzerliğe de dikkat çekiyor: Hem 3I/ATLAS'ta hem 67P'de metan, sudan daha fazla döteryum taşıyor. Aynı eğilim Güneş Sistemi'nin başka cisimlerinde ve yakın yıldızlararası ortamda da görülüyor; buralarda organik moleküllerdeki döteryum zenginleşmesi suyunkini on kata kadar aşabiliyor.

Haziran'daki su ölçümünü tamamlıyor

Bulgu, aynı kuyruklu yıldız hakkında Haziran'da gelen sonuçlarla örtüşüyor. NASA'nın 22 Haziran'daki açıklamasına göre Martin Cordiner liderliğindeki ekip, yine Webb verisiyle 3I/ATLAS'ın suyunda Güneş Sistemi kuyruklu yıldızlarındakinin yaklaşık 30 katı döteryum ve oldukça az karbon-13 bulmuş; bu da cismin 10-12 milyar yıl önce, Güneş'ten çok daha eski bir sistemde oluşmuş olabileceğini düşündürmüştü. Cordiner yeni makalenin de yazarları arasında. Kuyruklu yıldızın kökenine dair farklı ipuçları için ESO'nun VLT ölçümlerine ve Webb'in buz tanesi gözlemlerine de bakılabilir.

Kesin bir adres değil, olası bir geçmiş

Ekibe göre yüksek oran, 3I/ATLAS'ın buzlarının ağır elementlerce fakir, soğuk bir yıldızlararası bulutta ya da yıldız oluşum ortamında, yoğun kozmik ışın bombardımanı altında oluştuğu senaryosuyla tutarlı. Kozmik ışınlar, döteryumu moleküllere taşıyan tepkimeleri başlatmaya yardım ediyor.

Ancak bu bir doğum yeri tespiti değil. Makalenin de vurguladığı gibi metandaki döteryum oranı Güneş Sistemi dışındaki hiçbir kaynakta henüz doğrudan ölçülemedi. Yazarlar bu yüzden 3I/ATLAS'taki değeri, yıldız öncesi ve genç yıldız ortamlarında metanol ve formaldehit gibi başka organik moleküllerde ölçülen yüksek oranlarla karşılaştırıyor. Sıradaki adım, aynı oranın genç yıldızların çevresindeki metanda da ölçülebilmesi; bu sağlanırsa yıldızlararası kuyruklu yıldızların başka gezegen sistemlerinin erken kimyasını taşıyan örnekler olarak kullanılması çok daha sağlam bir zemine oturacak.