유럽 ​​남부 천문대의 VLT(Very Large Telescope)를 사용하는 천문학자들은 태양계를 휩쓴 세 번째 성간 방문자인 3I/ATLAS의 탄소 및 질소 동위원소 비율을 측정했습니다. 그들의 분석은 성간 혜성이 우리 별보다 훨씬 오래되고 금속이 더 부족한 별을 둘러싸고 있는 원시행성 원반의 차가운 외부 지역에서 형성되었음을 시사합니다.

3I/ATLAS는 2017년 1I/’오무아무아, 2019년 2I/보리소프에 이어 세 번째로 발견된 성간 천체이지만, 이전 천체에서는 불가능했던 동위원소 측정이 가능할 만큼 충분히 밝다는 것이 입증됐다.

에든버러 대학의 천문학자인 시릴 오피텀(Cyril Opitum) 박사와 그녀의 동료들은 다음과 같이 말했습니다. “우리 외부 행성계에서 형성되어 현재 태양계를 통과하고 있는 성간 물체는 매우 다른 물리적, 화학적 조건을 경험했을 수 있는 다른 원시행성 원반에서 형성된 물질을 연구할 수 있는 드문 기회를 제공합니다.”

“이러한 물체가 활성화되고 나선형으로 변하면 분광학을 사용하여 방출되는 가스를 연구할 수 있으므로 휘발성 구성과 동위원소 비율을 직접 탐색할 수 있습니다.”

“동위원소 비율은 다양한 종의 기원과 진화를 추적하는 데 종종 사용됩니다.”

“분별 과정은 온도와 방사선 환경에 민감하기 때문에 동위원소 비율을 통해 우리는 전성기 단계부터 원시성 및 원시행성 원반 단계를 거쳐 완전히 형성된 행성과 소행성에 이르기까지 물질의 화학적 진화를 추적할 수 있습니다.”

Opitum 박사와 공동저자들은 2025년 12월 6일부터 12월 26일까지 3I/ATLAS가 태양에 가까워진 후 이를 관찰했습니다.

그들은 VLT의 자외선 및 가시 분광계(UVES)를 사용하여 혜성 대기의 일반적인 분자인 시아노겐(CN)의 방출을 조사하여 탄소와 질소 동위원소 비율을 측정했습니다.

그들은 탄소 동위원소 비율(탄소-12/탄소-13)이 약 151이고 질소 동위원소 비율(질소-14/질소-15)이 약 363이라는 것을 발견했습니다.

가장 잘 알려진 태양계 혜성의 탄소 동위원소 비율은 90에 가깝고, 질소 동위원소 비율은 150에 가깝습니다.

헬싱키 대학의 천문학자인 로즈마리 도시(Rosemary Dorsey) 박사는 “3I/ATLAS는 태양과 태양계가 존재하기 오래 전에 형성된 또 다른 행성계의 형성을 탐구할 수 있는 정말 흥미로운 기회”라고 말했습니다.

3I/ATLAS에서 측정된 높은 질소 함량은 모항성에서 멀리 떨어진 곳에서 생성된 것과 일치하며, 이 동위원소 선택성 화학은 훨씬 덜 효율적입니다.

은하의 화학적 진화 모델은 오래되고 금속이 부족한 별이 탄소-13보다 탄소-12가 더 풍부한 행성 물질을 생성해야 한다고 예측합니다.

천문학자들이 측정한 비정상적으로 높은 탄소 함량은 이러한 기대와 일치하며, 혜성이 상대적으로 적은 양의 중원소를 포함하는 고대 별 주위에서 발생했다는 이전 연구와도 일치합니다.

“N-14/N-15 비율은 태양계 혜성에서 일반적으로 측정되는 값인 150보다 높으며 성간 매질, 항성 이전 단계 또는 원시행성 원반 외부에서 측정된 값에 가깝습니다.”라고 그들은 말했습니다.

“탄소-12/탄소-13 비율은 태양계 혜성과 지역 성간 물질에서 일반적으로 측정되는 값보다 높습니다.”

“이러한 측정은 금속 함량이 낮은 고대 별 주위의 외부 원반에 있는 3I/ATLAS 기원과 일치하며, 이 별 주위의 행성 형성 가능성과 효율성에 대한 잠재적인 통찰력을 제공합니다.”

팀의 연구 결과는 오늘 저널에 게재되었습니다. 자연 천문학.

_____

C- 취한 외. 성간 혜성 3I/ATLAS의 높은 질소 및 탄소 동위원소 비율. 냇 애스트론2026년 7월 6일 온라인 출판; 도이: 10.1038/s41550-026-02921-7