Pendant des millions d'années, un fragment de glace et de poussière a dérivé entre les étoiles – comme une bouteille scellée coulée dans l'océan cosmique. Cet été, cette bouteille a finalement lancé à terre dans notre système solaire et a été désignée 3i / Atlas, seulement la troisième comète interstellaire connue. Lorsque les scientifiques de l'Université d'Auburn ont pointé un observatoire Swift de Neil Gehrels de la NASA, ils ont fait une découverte remarquable: la première détection du gaz hydroxyle (OH) de cet objet, une empreinte digitale chimique de l'eau.
Le télescope spatial de Swift pourrait repérer la légère lueur ultraviolette que les observatoires au sol ne peuvent pas voir – parce que, au-dessus de l'atmosphère de la Terre, il capture la lumière qui n'atteint jamais la surface de la Terre.
La détection de l'eau – à travers son sous-produit ultraviolet, l'hydroxyle – est une percée majeure pour comprendre comment les comètes interstellaires évoluent. Dans les comètes du système solaire, l'eau est le critère par lequel les scientifiques mesurent leur activité globale et voient comment la lumière du soleil entraîne la libération d'autres gaz. C'est la référence chimique qui ancre chaque comparaison des glaces volatils dans le noyau d'une comète.
Trouver le même signal dans un objet interstellaire signifie que, pour la première fois, les astronomes peuvent commencer à placer 3i / atlas à la même échelle utilisés pour étudier les comètes du système solaire natif – une étape vers la comparaison de la chimie des systèmes planétaires à travers la galaxie.
Ce qui rend 3i / atlas remarquable, c'est l'endroit où cette activité d'eau se produit. Les observations rapides ont détecté OH lorsque la comète était près de trois fois plus loin du soleil que la Terre – bien au-delà de la région où la glace d'eau à la surface d'une comète peut facilement sublimer – et mesuré un taux de perte d'eau d'environ 40 kilogrammes par seconde – à peu près la sortie d'un tuyau d'incendie fonctionnant à la pleine explosion.
À ces distances, la plupart des comètes du système solaire restent silencieuses. Le fort signal ultraviolet d'Atlas suggère que quelque chose d'autre est à l'œuvre: peut-être que la lumière du soleil chauffe les petits grains glacés libérés du noyau, leur permettant de vaporiser et de nourrir le nuage de gaz environnant. De telles sources étendues d'eau n'ont été observées que dans une poignée de comètes éloignées et pointent vers des ICE complexes et en couches qui préservent les indices de la façon dont ces objets se sont formés.
Chaque comète interstellaire découverte jusqu'à présent a révélé un côté différent de la chimie planétaire au-delà de notre soleil. Ensemble, ils démontrent que les éléments constitutifs des comètes – et les glaces volatils qui les façonnent – peuvent varier considérablement d'un système d'étoiles à l'autre. Ces différences suggèrent la façon dont les divers environnements de formation de planètes peuvent être, et comment les processus comme la température, le rayonnement et la composition sculptent les matériaux qui semesent finalement les planètes et, potentiellement, la vie.
Attraper ce murmure de lumière ultraviolette de 3i / Atlas a été un triomphe technique en soi. L'Observatoire Swift de Neil Gehrels de la NASA porte un modeste télescope de 30 centimètres, mais en orbite au-dessus de l'atmosphère de la Terre, il peut voir des longueurs d'onde ultraviolets qui sont presque complètement absorbées avant d'atteindre le sol. Sans l'éblouissement du ciel et l'interférence de l'Air, le télescope ultraviolet / optique de Swift atteint la sensibilité d'un télescope sol de 4 mètres de classe pour ces longueurs d'onde. Sa capacité de ciblage rapide a permis à l'équipe d'Auburn d'observer la comète dans les semaines suivant la découverte – longuement avant qu'elle ne devienne trop faible ou trop près du soleil pour étudier depuis l'espace.
« Lorsque nous détectons l'eau – ou même son faible écho ultraviolet, OH – de une comète interstellaire, nous lisons une note d'un autre système planétaire », a déclaré Dennis Bodewits, professeur de physique à Auburn. « Il nous dit que les ingrédients de la chimie de la vie ne sont pas propres aux nôtres. »
« Chaque comète interstellaire jusqu'à présent a été une surprise », a ajouté Zexi Xing, chercheur postdoctoral et auteur principal de l'étude. « » Oumuamua était sec, Borisov était riche en monoxyde de carbone, et maintenant Atlas abandonne de l'eau à distance où nous ne nous attendions pas. Chacun réécrit ce que nous pensions savoir comment les planètes et les comètes se forment autour des étoiles. «
3i / Atlas s'est désormais évanoui de la vue, mais redeviendra observable après la mi-novembre, offrant une autre chance de suivre comment son activité évolue à l'approche du soleil. La détection actuelle de OH, rapportée dans Les lettres de journal astrrophysiquefournit la première preuve claire que la comète libère de l'eau à de grandes distances héliocentriques. Il montre également comment un petit télescope spatial, exempt de l'absorption atmosphérique de la Terre, peut révéler de faibles signaux ultraviolets qui relient ce visiteur à la famille plus large de comètes – et aux systèmes planétaires à partir desquels ils sont nés.
