LỚP BỤI TỰA THỦY TINH CỦA MỘT SAO CHỔI LIÊN SAO

Các vật thể liên sao là những thiên thể nhỏ sinh ra trong các hệ hành tinh khác, dưới những điều kiện hóa học và vật lý khác. Khi một vật thể như vậy băng qua Hệ Mặt Trời, nó mang vật chất từ nơi khác đến đủ gần để nghiên cứu chi tiết. 3I/ATLAS là vật thể thứ ba được ghi nhận, sau 1I/’Oumuamua năm 2017 và 2I/Borisov năm 2019.

Một số nghiên cứu đã phát hiện rằng 3I/ATLAS không giống các sao chổi của chúng ta: tỷ lệ bất thường giữa các đồng vị — những biến thể nặng hơn và nhẹ hơn của cùng một nguyên tử — của hydro, cacbon và nitơ trong khí của nó, cùng lượng cacbon điôxít dồi dào. Gộp lại, những điều này chỉ ra sự ra đời ở 30 kelvin hoặc lạnh hơn, trong một môi trường tương đối nghèo nguyên tố nặng. Đó là những manh mối từ khí của nó. Cristina Thomas, thuộc Đại học Bắc Arizona, cùng các đồng nghiệp từ NASA, ESA và một số trường đại học đã xem xét thành phần của nó ở dạng rắn: bụi của nó.

Một phổ khó xử lý

Ngày 16 tháng 12 năm 2025, sau lần tiếp cận gần Mặt Trời nhất, sao chổi cách Mặt Trời 2,21 lần khoảng cách Trái Đất–Mặt Trời. Kính viễn vọng Không gian James Webb đã ghi lại ánh sáng của nó trong khoảng từ 5 đến 14 micromet (phần nghìn milimet) bằng thiết bị hồng ngoại trung của nó, MIRI, trong khoảng bảy phút rưỡi.

Sao chổi không phải một điểm, cũng không phải một mảng rộng: đó là một hạt nhân được bao bọc trong một đám mây bụi mờ ảo. Quy trình xử lý tiêu chuẩn cho các vật thể mở rộng để lại một mẫu hình răng cưa trong khoảng từ 10 đến 12 micromet, đúng nơi có tín hiệu then chốt. Nhóm nghiên cứu đã dựng lại phổ như một nguồn điểm, có hiệu chỉnh cho ánh sáng phát ra từ lớp bụi xung quanh.

Một chỗ nhô trơn nhẵn

Được Mặt Trời làm ấm, ở đây lên khoảng 198 kelvin, bụi phát sáng trong ánh sáng hồng ngoại. Silicat — những khoáng chất cấu thành phần lớn các loại đá — tạo thêm một chỗ nhô gần 10 micromet, do các liên kết silic–oxy dao động. Hình dạng của nó cho biết có những khoáng chất nào.

Ở 3I/ATLAS, chỗ nhô này rộng và trơn nhẵn. Ở các sao chổi của Hệ Mặt Trời, nó còn giữ ở mức cao xa hơn nữa. Ở một số sao chổi, như 17P/Holmes, nó mang các đỉnh ở 9,95 và 11,15 micromet: dấu vết của tinh thể olivin giàu magie.

Các đường cong phát xạ tương đối theo bước sóng: đường cong của 3I/ATLAS giảm dần từ 10 micromet trong khi các đường khác vẫn ở mức cao.

Dải silicat 10 micromet của 3I/ATLAS (xanh nhạt) so với các sao chổi trong Hệ Mặt Trời: dải của 3I sụt xuống sớm và đều đặn. — Hình 2, Thomas et al. (2026), arXiv:2610.37540.

Đếm những tinh thể không có mặt

Nhóm nghiên cứu mô hình hóa bụi như một hỗn hợp gồm ba thành phần: cacbon vô định hình và hai loại silicat vô định hình, loại olivin và loại pyroxen. Vô định hình nghĩa là hỗn độn ở cấp độ nguyên tử, như thủy tinh, thay vì xếp chồng ngăn nắp như một tinh thể.

Sau đó tinh thể được thêm vào từng chút một, cho đến khi độ khớp trở nên kém đi rõ rệt. Lời giải khớp nhất luôn hoàn toàn không chứa tinh thể nào. Giới hạn trên là 5,3% phát xạ silicat; một nhóm khác, dùng một chế độ khác của Webb, đặt con số này ở mức 3,1% theo khối lượng.

Mô hình khớp cũng ưu tiên pyroxen hơn olivin với tỷ lệ khoảng 180 trên 1 — dù nhóm Webb còn lại, với mô hình bụi riêng của mình, lại thấy chủ yếu là các hạt loại olivin — ở dạng các hạt đặc nhỏ hơn một micromet. Một đỉnh thứ hai gần 6,83 micromet phù hợp với chất hữu cơ giàu liên kết cacbon–hydro, hoặc với các khoáng chất cacbonat; dữ liệu này không thể phân biệt được là loại nào.

Một nơi sinh lạnh lẽo, yên tĩnh

Silicat tinh thể trong sao chổi đánh dấu lớp bụi từng bị nung nóng mạnh. Sự vắng mặt của chúng có nghĩa là bụi của 3I/ATLAS đã trải qua rất ít nhiệt, phù hợp với khí của nó. Theo các tác giả, nó có lẽ đã hình thành trong một vùng yên tĩnh của đĩa quanh ngôi sao của nó, với ít sự pha trộn. Ngược lại, các sao chổi của Hệ Mặt Trời chúng ta đã thu nhận một phần bụi được nung nóng gần Mặt Trời non trẻ.

Vẫn còn một điều khó hiểu. Bụi giữa các vì sao được cho là chủ yếu thuộc loại olivin, vậy mà trong mô hình khớp của nhóm này, 3I/ATLAS, giống các sao chổi của chúng ta, lại giàu pyroxen: một quá trình chưa biết có thể biến đổi bụi ở đâu đó trên đường đi.

Bụi tươi hơn từ tầng sâu hơn

Về nguyên tắc, các tia vũ trụ từ thiên hà có thể biến tinh thể thành thủy tinh, nhưng chỉ ở các lớp ngoài cùng của một thiên thể. Các tác giả lưu ý rằng 3I/ATLAS có lẽ đã mất 10 mét hoặc hơn lớp bề mặt trong hành trình qua Hệ Mặt Trời. Vì vậy, lớp bụi mà Webb nhìn thấy sau lần đi qua đó có thể đến từ các lớp sâu hơn, ít bị biến đổi hơn — gần hơn với vật chất cấu tạo nên sao chổi này khi nó hình thành.