Перед утренней пробежкой на рассвете я набросал модель выброса пыли вокруг нового межзвёздного объекта 3I/ATLAS, который выглядит как размытое свечение на изображении, полученном космическим телескопом «Хаббл» 21 июля 2025 года.
Одно из примечательных совпадений, связанных с 3I/ATLAS, — это совпадение его траектории с эклиптической плоскостью орбит планет вокруг Солнца. Это означает, что 3I/ATLAS проходит через так называемую межпланетную зодиакальную пыль, находящуюся в этой плоскости. По мере разрежения на больших расстояниях выброс пыли с поверхности 3I/ATLAS в конечном счёте будет остановлен зодиакальной средой.
«История в деталях» — телеграм канал для тех, кто любит видеть прошлое без прикрас, через неожиданные факты и забытые мелочи. Погружайтесь в историю так, как будто вы там были. Подписывайтесь!
Свечение рассеянного солнечного света простирается на характерное расстояние около 3000 километров во все стороны от 3I/ATLAS. Массовая плотность выброса уменьшается обратно пропорционально квадрату радиуса, пока он не будет остановлен набегающим давлением окружающей среды. Потоки пылевых частиц могут взаимодействовать электромагнитно, поскольку частицы пыли часто приобретают электрический заряд. Если радиус ядра 3I/ATLAS составляет 10 километров (как предполагается из его яркости при альбедо в 5%), то плотность выброса снижается в 90 000 раз на расстоянии около 3000 километров относительно начального значения у поверхности ядра.
Какова скорость выброса вещества с поверхности 3I/ATLAS? Минимальное значение определяется скоростью вращения поверхности. Наблюдаемый период вращения в 16 часов (сообщалось ранее) даёт скорость вращения около 1 метра в секунду при радиусе ядра в 10 километров. Но детальный анализ изображения «Хаббла» (доступен по ссылке) указывает на скорость выброса около 20 метров в секунду для пылинок размером 1 микрометр.
Выбрасываемый газ создаёт в окружающей среде набегающее давление, равное произведению его плотности на квадрат скорости выброса. По мере разрежения выброса набегающее давление падает обратно пропорционально квадрату расстояния и в конечном счёте останавливается зодиакальной средой. В системе отсчёта объекта окружающая среда движется с противоположной скоростью в 60 километров в секунду. Приняв характерную плотность зодиакальной среды порядка массы протона на кубический сантиметр и скорость 60 км/с для движения 3I/ATLAS относительно неё, я рассчитал профиль массовой плотности выброса, при котором он остановится на расстоянии около 3000 километров. Экстраполяция плотности выброса к поверхности объекта и умножение на скорость выброса 20 м/с и площадь освещённой Солнцем стороны ядра даёт скорость потери массы около 10 килограммов в секунду. Это значение очень близко к тому, что было получено другими методами при детальном анализе изображения «Хаббла».
Выведенная скорость потери массы не зависит от предполагаемого радиуса ядра, потому что рассчитанная массовая плотность на поверхности ядра изменяется обратно пропорционально квадрату радиуса после калибровки на радиусе остановки. Так как скорость потери массы определяется как произведение плотности выброса у поверхности на площадь поверхности (которая растёт как квадрат радиуса), итоговое значение не зависит от радиуса ядра.
Ограничение набегающим давлением и малая плотность вещества на периферии пылевого облака вокруг 3I/ATLAS объясняют отсутствие заметного кометного хвоста. Общая масса пыли, необходимая для поддержания облака в стационарном состоянии в течение полугода, может быть обеспечена поверхностным слоем толщиной всего в миллиметр на объекте радиусом 10 километров. Этот слой мог сформироваться в результате фрагментации поверхности от бомбардировок межзвёздной пылью и газом за время долгого межзвёздного путешествия.
Вычисленная столбовая плотность выброса слишком мала, чтобы он был непрозрачным. Это говорит о том, что наблюдаемое покраснение спектра 3I/ATLAS отражает красноватую поверхность самого объекта, как это характерно для тел пояса Койпера (например, Аррокота, изученного аппаратом New Horizons), на поверхности которых предположительно присутствуют органические молекулы, образовавшиеся под действием космических лучей и ультрафиолета.
И самое важное: низкая непрозрачность пыли указывает на то, что отражённый свет в основном исходит от поверхности 3I/ATLAS, а не от окружающего пылевого облака. Учитывая его яркость, радиус 3I/ATLAS должен составлять порядка 10 километров при альбедо 5% или быть в несколько раз меньше, если поверхность идеально отражает свет.
Как я отмечал в своей первой статье о 3I/ATLAS (ссылка доступна), этот вывод порождает два парадокса. Предыдущие межзвёздные объекты — 1I/Оумуамуа и 2I/Борисов — имели размеры всего в сотни метров. Исходя из распределения тел в Солнечной системе, следовало бы ожидать сто тысяч объектов диаметром 100 метров на каждый объект в 20 километров. Однако мы не наблюдали столь многочисленных межзвёздных объектов масштаба 1I/Оумуамуа и 2I/Борисова до открытия 3I/ATLAS. Кроме того, запас каменистого вещества в межзвёздном пространстве может обеспечить появление объекта в 20 километров лишь раз в 10 000 лет, даже если предположить, что всё вещество собрано именно в такие тела.
Если 3I/ATLAS не является каменной глыбой из тяжёлых элементов, то что это может быть? Одна из возможностей — айсберг из водорода или гелия, которые в межзвёздном пространстве встречаются на порядки чаще. Проблема в том, что водородный айсберг легко испарился бы от звёздного излучения, как я показал в статье вместе с Тьеном Хоангом (ссылка доступна). В качестве альтернативы можно предположить, что 3I/ATLAS специально «нацелился» на внутреннюю Солнечную систему и не имеет отношения к случайному резервуару каменистых тел в межзвёздном пространстве. Технологическое происхождение также могло бы объяснить совпадение его траектории с эклиптической плоскостью (вероятность 0,2%) и близкий пролёт мимо Марса, Венеры и Юпитера (вероятность 0,005%).
Будем надеяться, что данные, собранные в ближайшие месяцы, раскроют больше подробностей о 3I/ATLAS по мере его приближения к Солнцу и увеличения яркости и температуры. Возможно, «нагрев» 3I/ATLAS поможет выявить его истинную природу.
