Najlepsze zdjęcie nowego obiektu międzygwiezdnego 3I/ATLAS, jakie udało nam się dotychczas uzyskać, zostało wykonane przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a 21 lipca 2025 r. Zdjęcie pokazuje blask światła, prawdopodobnie pochodzący z komy, przed ruchem 3I/ATLAS w kierunku Słońca. Nie ma dowodów na obecność jasnego ogona komety w przeciwnym kierunku. Blask ten zinterpretowano jako parowanie pyłu z strony 3I/ATLAS zwróconej w stronę Słońca.
Rysunek 3 w artykule analitycznym (dostępnym tutaj) pokazuje stromy profil jasności powierzchniowej blasku z wyświetlanym nachyleniem potęgowym -3, co sugeruje trójwymiarowy profil emisyjności z promieniowym nachyleniem potęgowym -4. Nachylenie to jest bardziej strome niż obserwowane w kometach Układu Słonecznego. Wraz z moim znakomitym kolegą, Ericiem Keto, zdaliśmy sobie sprawę, że obserwowany nachylenie -4 jest zgodne z alternatywnym modelem, w którym wypływ pyłu wokół 3I/ATLAS jest oświetlany przez centralne źródło. Model ten w naturalny sposób wyjaśnia stromy profil jasności, ponieważ nachyleniu gęstości wypływu wynoszącemu -2 towarzyszy promieniowy spadek strumienia promieniowania oświetlającego o dodatkowym nachyleniu wynoszącym -2.
Jeśli 3I/ATLAS generuje własne światło, może być znacznie mniejszy niż przewiduje model, w którym odbija światło słoneczne. Model odbicia wymaga średnicy do 20 kilometrów, co jest nie do utrzymania, biorąc pod uwagę, że ograniczone zasoby materiału skalnego w przestrzeni międzygwiezdnej mogą dostarczyć tak gigantyczną skałę tylko raz na 10 000 lat lub rzadziej (zobacz obliczenia w mojej pracy tutaj).
Wczoraj wieczorem odbył się coroczny mecz piłki nożnej pomiędzy wykładowcami a studentami Harvard Institute for Theory & Computation, którego jestem dyrektorem. Chociaż strzeliłem 2 bramki dla drużyny wykładowców, studenci wygrali 3:2. Rozczarowany wynikiem, następnego dnia rano od razu skupiłem się na 3I/ATLAS.
Po pierwsze, obliczyłem, że jasność 3I/ATLAS musi wynosić około 10 gigawatów. Po drugie, zdałem sobie sprawę, że stromy profil jasności wokół 3I/ATLAS oznacza, że jądro dominuje nad obserwowanym światłem. Musi to mieć miejsce niezależnie od pochodzenia światła. Innymi słowy, jądro dominuje nad emisją pochodzącą z otaczającej je poświaty.
Oświetlenie słoneczne nie może wyjaśnić stromego profilu rozproszonego światła 1/R⁴, gdzie R jest odległością promieniową od jądra. Wynika to z faktu, że stały wypływ pyłu tworzy profil 1/R², który rozprasza światło słoneczne w ramach tego samego profilu emisyjności. W tym modelu światło słoneczne dominowałoby w oświetleniu, ponieważ skaliste jądro odbijałoby tylko niewielką część intensywności promieniowania słonecznego z obszaru znacznie mniejszego niż region o średnicy 10 000 kilometrów uchwycony na zdjęciu wykonanym przez Hubble Space Telescope. Inną możliwością wyjaśniającą stromy profil jasności jest to, że halo rozpraszające składa się z cząstek lodowych, które wyparowują, gdy przemieszczają się w kierunku Słońca od ciepłej strony 3I/ATLAS zwróconej w stronę Słońca. Wyjaśniałoby to brak ogona tych cząstek rozpraszających. Wymagany czas parowania musi wynosić około 10 minut, ale nie jest jasne, czy doprowadziłoby to do obserwowanego profilu jasności 1/R⁴.
Najprostszą interpretacją jest to, że większość światła wytwarza jądro 3I/ATLAS. Obliczyłem, że jądro nie może być emiterem termicznym o efektywnej temperaturze powierzchni poniżej 1000 stopni Kelvina, ponieważ w przeciwnym razie jego szczytowa długość fali emisji byłaby dłuższa niż 3 mikrometry, z wykładniczym odcięciem przy krótszych długościach fal, co jest niezgodne z danymi. Przy wyższych temperaturach efektywnych wymaganą jasność 3I/ATLAS można uzyskać ze źródła o średnicy mniejszej niż 100 metrów. Kompaktowy jasny emiter sprawiłby, że 3I/ATLAS miałby rozmiar porównywalny z poprzednimi obiektami międzygwiezdnymi 1I/`Oumuamua lub 2I/Borisov, co miałoby więcej sensu niż rozmiar 20 kilometrów wywnioskowany w modelu, w którym odbija światło słoneczne.
Co mogłoby stanowić wymagane źródło światła?
Najpierw obliczyłem, że pierwotna czarna dziura o temperaturze Hawkinga wynoszącej 1000 stopni Kelvina wytworzyłaby jedynie 20 nanowatów mocy, co jest zdecydowanie niewystarczające do zasilania 3I/ATLAS. Naturalnym źródłem jądrowym mógłby być rzadki fragment z jądra pobliskiej supernowej, bogaty w materiały radioaktywne. Jest to jednak mało prawdopodobne, biorąc pod uwagę niewielkie zasoby pierwiastków radioaktywnych w przestrzeni międzygwiezdnej.
Alternatywnie, 3I/ATLAS może być statkiem kosmicznym zasilanym energią jądrową, a pył emitowany z jego przedniej powierzchni może pochodzić z zanieczyszczeń, które zgromadziły się na jego powierzchni podczas podróży międzygwiezdnej. Nie można tego wykluczyć, ale aby ta hipoteza była realna, potrzebne są lepsze dowody.
Trzymając się teorii, że 3I/ATLAS jest obiektem naturalnym, można rozważyć hipotetyczny przypadek obiektu ogrzanego przez tarcie o otaczające medium. W tym przypadku strumień pędu pyłu wypływającego z obiektu musi przekraczać strumień pędu otaczającego medium w układzie spoczynkowym obiektu, tzw. ciśnienie ramowe otoczenia. W przeciwnym razie wypływ pyłu zostałby zahamowany przez otaczające medium. Do czego sprowadza się ten warunek?
Biorąc pod uwagę tempo utraty masy (6–60 kilogramów na sekundę) i prędkość wyrzucania pyłu (20–2 kilometry na sekundę), które zostały wywnioskowane na podstawie zdjęcia z Hubble Space Telescope, obliczyłem, że model ten jest marginalnie wykluczony. Ponadto wymagana gęstość otaczającego medium jest o wiele rzędów wielkości większa niż gęstość masy gazu i pyłu zodiakalnego, przez który przemieszcza się 3I/ATLAS podczas przelotu przez główny pas asteroid.
Pozostaje nam zatem interpretacja profilu jasności wokół 3I/ATLAS jako pochodzącego z centralnego źródła światła. Jego potencjalne technologiczne pochodzenie potwierdza precyzyjnie dostrojona trajektoria (wizualizacja tutaj i omówienie tutaj).
Nowy obiekt międzygwiezdny 3I/ATLAS ma przelecieć w odległości 28,96 (+/-0,06) miliona kilometrów od Marsa 3 października 2025 roku. Byłaby to doskonała okazja do obserwacji 3I/ATLAS za pomocą kamery HiRISE znajdującej się w pobliżu Marsa, jednego z sześciu instrumentów znajdujących się na pokładzie Mars Reconnaissance Orbiter. Dziś rano zachęciłem zespół HiRISE do wykorzystania swojej kamery w pierwszym tygodniu października 2025 r. w celu zebrania nowych danych na temat 3I/ATLAS. Odpowiedzieli pozytywnie. Obserwacja 3I/ATLAS z Ziemi w tym samym czasie będzie trudna ze względu na bliskość 3I/ATLAS na naszym niebie w kierunku Słońca. Im więcej danych zbierzemy na temat 3I/ATLAS, tym lepiej zrozumiemy jego naturę.
Autor: Avi Loeb
Źródło
