Изотопный состав межзвёздного объекта 3I/ATLAS может указывать на его формирование в среде с низкой металличностью. К такому выводу пришли Кэндзи Фуруя из японского Исследовательского института RIKEN и его соавторы. Их работа направлена в журнал The Astrophysical Journal Letters и опубликована в виде препринта на arXiv.
Объект обнаружили в июле 2025 года, после чего его изучили несколько крупных обсерваторий. Учёные заметили необычные соотношения изотопов углерода и водорода. Для углерода-12 и углерода-13 в телах Солнечной системы характерно значение около 90, тогда как в межзвёздной среде средний показатель составляет примерно 68. У 3I/ATLAS соотношение оказалось в пределах от 123 до 191.
Необычным оказался и состав воды. Дейтерий — тяжёлая форма водорода с дополнительным нейтроном — присутствует в воде 3I/ATLAS в соотношении с обычным водородом около 1%. Для типичных комет Солнечной системы этот показатель составляет от 0,015% до 0,03%. Таким образом, межзвёздный объект содержит значительно больше тяжёлой воды, чем известные кометы нашей системы.
Исследователи смоделировали полный цикл существования водяного льда: от образования в межзвёздном облаке до разрушения вещества на газ и пыль, из которых впоследствии формируется звезда. Расчёты учитывали процессы в пространстве с температурой около 10 кельвинов, или минус 263 градусов Цельсия. В таких условиях обогащение дейтерием происходит благодаря энергетическим различиям в химических реакциях, инициируемых космическими лучами.
Низкая металличность среды могла усилить накопление дейтерия сразу по трём причинам. В ней было меньше угарного газа, который разрушает ионы H2D+, участвующие в образовании атомарного дейтерия. Кроме того, ультрафиолетовое излучение расщепляло меньше воды, поэтому образовывалось меньше обычного атомарного водорода, разбавляющего соотношение дейтерия и водорода. Наконец, более низкая скорость ионизации космическими лучами оставляла меньше энергии для обратной реакции, возвращающей дейтерий в стабильную форму.
Модель проверили по данным о метане в 3I/ATLAS. Соотношение дейтерия и водорода в его метане достигало примерно 3%, тогда как у кометы 67P/Чурюмова — Герасименко оно составляет около 0,2%. При этом отношение дейтерирования метана к дейтерированию воды оказалось близким к показателям Солнечной системы: 3,4 у 3I/ATLAS против 4,8 у кометы 67P. Как сообщает Universe Today, результаты указывают, что абсолютное содержание дейтерия зависит от металличности среды, а соотношение между метаном и водой остаётся более стабильным.