In der neuesten Forschung untersuchen Teleskopbeobachtungen von 3I/ATLAS seine chemische Struktur und legen nahe, dass es in einer Randregion eines relativ ruhigen Planetensystems Gestalt annahm
Das hier abgebildete interstellare Objekt 3I/ATLAS mit seiner breiten Koma aus Gas und Staub fasziniert Astronomen seit seiner Entdeckung am 1. Juli 2025.
Nach einem Besuch von außerhalb des Sonnensystems ist 3I/ATLAS, das dritte jemals entdeckte interstellare Objekt, auf dem Weg nach draußen. Anders als alles, was die Sonne umkreist, hat der eisige Körper nun die Umlaufbahn des Jupiter passiert. Bald wird es wieder ins Leere gleiten und von der Menschheit nie wieder gesehen werden.
Das Objekt – ein kometenähnlicher Körper, der in Gas und Staub gehüllt ist – wurde in der Trümmerscheibe um einen fernen Stern geschmiedet und bietet Experten eine außergewöhnliche Gelegenheit, die Bausteine eines anderen Planetensystems zu untersuchen. Astronomen auf der ganzen Welt haben seit seiner Entdeckung am 1. Juli 2025 Teleskope auf diesen Himmelsbesucher gerichtet. Sowohl vor als auch nach seiner größten Annäherung an die Sonne, als die Hitze unseres Sterns Material von seiner Oberfläche verdampfte, haben sie die Zusammensetzung des Kometen analysiert.
Schlüsselkontext: Ein Trio interstellarer Objekte
3I/ATLAS ist das dritte interstellare Objekt, das in unserem Sonnensystem entdeckt wurde. Das erste, 1I/’Oumuamua, ist ein zigarrenförmiges Objekt, das 2017 entdeckt wurde. 2I/Borisov wurde 2019 entdeckt und war das erste interstellare Objekt, das als Komet bestätigt wurde.
Nach einem Jahr der Beobachtung und Untersuchung sagen Wissenschaftler nun, dass 3I wahrscheinlich in den kalten äußeren Bereichen der protoplanetaren Scheibe seines Heimatsterns entstanden ist, einem Ring aus Trümmern, der später zu Objekten wie Planeten, Monden und Asteroiden verschmolz.
Die neueste Arbeit, die am Sonntag auf arxiv.org als Vorabdruck veröffentlicht wurde und auf die Begutachtung durch Fachkollegen wartet, nutzte das James Webb-Weltraumteleskop, um den Staub von 3I zu untersuchen. Basierend auf der Struktur der Silikatverbindungen in der Koma des Kometen vermutet das Team, dass sich 3I weit entfernt vom inneren Teil seiner protoplanetaren Scheibe gebildet hat. Zusammen mit anderen chemischen Hinweisen aus Wasserstoff- und Kohlenstoffisotopen ergänzen die neuen Beobachtungen eine wachsende Zahl von Forschungsergebnissen, die darauf hindeuten, dass 3I aus den Randgebieten eines alten Systems stammt.
„All diese Beweise ergeben ein wirklich schönes Bild, dass wir ein ungewöhnliches Objekt haben, das sehr weit von seinem Wirtsstern entfernt entstanden ist“, sagt Karen Meech, Astronomin an der Universität von Hawaii. „Ich weiß nicht, dass wir eine solche Kreatur in unserem Sonnensystem gesehen haben.“
Kristalline Hinweise auf einen weit entfernten Ursprung
3I/ATLAS, abgebildet vom Gemini North-Teleskop auf Hawaii
Der größte Teil der Masse in Gesteinskörpern in der gesamten Galaxie – terrestrische Planeten, Asteroiden und Kometen – besteht aus Silikaten oder Mineralien aus Silizium und Sauerstoff. Diese festen Verbindungen können entweder kristallin sein, was bedeutet, dass sie eine geordnete Atomstruktur haben, oder amorph, was bedeutet, dass die Atome nicht in einer bestimmten Reihenfolge angeordnet sind.
Planeten, Monde und kleinere Gesteinskörper entstehen aus der protoplanetaren Scheibe, die ihren Zentralstern umgibt. Durch die Modellierung dieses Entstehungsprozesses wissen Wissenschaftler, dass kristalline Silikate im inneren Teil der Scheibe, näher am Stern, am leichtesten Gestalt annehmen. In unserem eigenen Sonnensystem wurden diese kristallinen Silikate dann von großen Gas- und Staubströmen, die von der Sonne nach außen strömten, in die äußeren Regionen geschwemmt.
„Schon früh, bevor sich Gas und Staub auflösten, gab es im Sonnensystem diese turbulenten, großräumigen Strömungen“, sagt Matthew Belyakov, ein Astronom am Caltech, der an der neuen 3I-Staubanalyse gearbeitet hat. „Diese Turbulenzen im Sonnensystem waren so groß, dass es Material aus dem inneren Teil des Systems gelang, sich nach außen zu vermischen.“
Daher enthalten Kometen, die in den äußeren Regionen unseres Sonnensystems entstanden sind, immer noch kristalline Silikate. „3Ich sehe nicht so aus“, sagt Belyakov.
Mithilfe des Mittelinfrarot-Instruments auf Webb analysierten Belyakov und seine Kollegen eine Signatur des Lichts, das vom Staub um 3I stammt. Durch die Aufteilung des Lichts in ein Spektrum konnten die Forscher beurteilen, welcher Anteil der 3I-Silikate eine kristalline Struktur aufweist.
Die Antwort war fast keine. „Er hat nichts von der Materie abbekommen, die in der Nähe seines Muttersterns kondensierte“, sagt Belyakov. „Es ist eigentlich nur aus dem Staub entstanden, der von außen kam.“
„Für mich war das überraschend“, sagt Meech, der nicht an der Forschung beteiligt war. „Es gab offensichtlich nicht viel Durchmischung, weil es nicht wirklich viele kristalline Silikate gab.“
Es bleibt möglich, dass einige kristalline Silikate durch das Leuchten großer Staubkörner vor dem Teleskop verborgen blieben, was ihr Signal möglicherweise verdeckt hätte. Dennoch deutet die Amorphität von 3I darauf hin, dass seine Heimatumgebung ruhig war – viel weniger turbulent als das uns bekannte Sonnensystem –, was darauf hindeutet, dass andere Planetensysteme sich deutlich von unserem unterscheiden könnten.
Ein Tiefkühlzustand
Ein Bild des Hubble-Weltraumteleskops von 3I/ATLAS am 30. November
Weitere Hinweise auf den Geburtsort von 3I ergeben sich aus seiner chemischen Zusammensetzung. Dazu gehört, dass 3I im Vergleich zu Kometen des Sonnensystems erhöhte Werte an Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Methan aufweist. Diese Verbindungen verbrennen unter warmen Bedingungen leicht, was auf eine kalte Formationsumgebung hindeutet.
Sowohl Webb als auch das Atacama Large Millimeter Array (ALMA) in Chile konnten die Wassermoleküle im Gas der Koma von 3I auseinanderreißen. Was sie fanden, war eine Fülle von sogenanntem schwerem Wasser.
Obwohl ein normales Wassermolekül ein Sauerstoffatom und zwei Wasserstoffatome enthält, kann Wasser auch ein Sauerstoffatom, ein normales Wasserstoffatom und eine schwerere Wasserstoffart namens Deuterium enthalten. Messungen von ALMA, die im April veröffentlicht wurden, deuten darauf hin, dass das Verhältnis von schwerem Wasser zu normalem Wasser bei 3I etwa 30-mal höher ist als das, was in den Kometen unseres Sonnensystems beobachtet wird, was einen zusätzlichen Beweis für kalte Entstehungsbedingungen liefert – unter minus 405 Grad Fahrenheit.
„Wenn die Temperaturen niedrig sind, kann nur die Reaktion stattfinden, die Deuterium erhöht“, sagt Luis Manzano, ein Astronom an der University of Michigan, der an den ALMA-Beobachtungen gearbeitet hat. „Wir gehen davon aus, dass 3I/ATLAS in den äußeren Bereichen seiner protoplanetaren Scheibe entstanden ist, denn je weiter man von seinem Protostern entfernt ist, desto niedriger können die Temperaturen sein.“
Ein anderes Verhältnis, die Menge an Kohlenstoff-12 zum schwereren Kohlenstoff-13, verrät ebenfalls die einzigartigen Eigenschaften von 3I. Laut im Juni veröffentlichten Messungen von Webb weist der Komet im Vergleich zu Objekten im Sonnensystem und in der Nähe interstellarer Wolken und protoplanetarer Scheiben einen geringen Kohlenstoff-13-Gehalt auf. Dies deutet darauf hin, dass sich 3I möglicherweise in der Antike, vor bis zu 12 Milliarden Jahren, gebildet hat, möglicherweise um einen Stern am Rande der Milchstraße, wo es nicht so viele schwere Elemente gibt.
„Ausflüsse großer Sterne werden mehr Kohlenstoff-13 erzeugen und die Galaxie langsam mit (mehr) Kohlenstoff-13 im Vergleich zu Kohlenstoff-12 bevölkern“, sagt Belyakov, der nicht an den Kohlenstofffunden beteiligt war. „3I hat nicht sehr viel Kohlenstoff-13, daher wird dies als Hinweis darauf verwendet, dass es sich zu einem frühen Zeitpunkt in der Geschichte unserer Galaxie gebildet hat. Das ist kein endgültiger Beweis dafür, aber es ist ein ebenso solider Beweis wie jeder andere.“
Zusammen mit Flugbahnschätzungen, denen zufolge 3I Milliarden von Jahren durch den interstellaren Raum flog, bevor es uns erreichte, könnte dieses Verhältnis bedeuten, dass der etwa 1,5 Meilen breite Brocken aus Gestein und Eis der älteste jemals gesehene Planetenkörper ist.
Auf der Jagd nach kosmischen Eindringlingen
3I/ATLAS leuchtet, während es sich zwischen seinem sonnennächsten Punkt und seinem erdnächsten Punkt bewegt. Hintergrundsterne erscheinen als bunte Streifen.
Obwohl Teleskope auf der Erde und im Weltraum außergewöhnliche Details über 3I/ATLAS enthüllt haben, gibt es noch unbekannte Variablen, die noch mehr Informationen über den Ort liefern würden, von dem es stammt.
„Messungen von Sauerstoffisotopen, Stickstoffisotopen, Edelgasen – das sind alles unterschiedliche Fingerabdrücke von Prozessen, die in der Scheibe ablaufen“, sagt Meech. „Es ist die Isotopenmessung, die uns meiner Meinung nach wirklich gute Hinweise darauf geben würde, wo sie entstanden ist und welche Art von Physik vor sich geht, aber einige dieser Messungen wären von der Erde aus nur sehr schwer durchzuführen.“
Um einem künftigen interstellaren Objekt ganz nah zu kommen, haben sich einige Wissenschaftler für einen Vorbeiflug eines Abfangjägers ausgesprochen. Das wäre eine Herausforderung, aber nicht unmöglich. Im Jahr 2028 oder 2029 plant die Europäische Weltraumorganisation den Start der Comet Interceptor-Mission, die im Weltraum parken und darauf warten wird, dass ein unentdeckter Langzeitkomet ins Visier genommen wird. Wenn wir Glück haben, wird uns vielleicht ein anderes interstellares Objekt besuchen, während der Comet Interceptor wartet. „Wenn man ein Massenspektrometer durch den Staub fliegen und all diese detaillierten Messungen erhalten könnte … wären diese Experimente spektakulär“, sagt Meech.
Wissenschaftler wissen nicht, wie oft Eindringlinge von außerhalb des Sonnensystems zu Besuch kommen, aber wenn die nächsten eintreffen, haben Teleskope wie das neue Vera C. Rubin-Observatorium, das letztes Jahr seine ersten Fotos veröffentlichte, gute Chancen, sie zu entdecken.
„Wir könnten in den nächsten Jahren in ein goldenes Zeitalter der interstellaren Objektastronomie eintreten“, sagt Belyakov.
