3I/ATLAS kan være en dyptfrosset levning fra et urgammelt stjernesystem

3I/ATLAS er ikke bare en gjest fra et annet stjernesystem. Gassene og isotopene i kometen ser ut til å bevare spor av forholdene da isen ble dannet – og de peker mot et langt kaldere og kjemisk annerledes miljø enn det som skapte kometene i Solsystemet. Den sterkeste tolkningen er at den stammer fra ytterkanten av et gammelt, relativt metallfattig stjernesystem. Astronomene kan likevel ikke spore kometen tilbake til en bestemt stjerne. 1718

Hovedsporet: vann med ekstremt mye deuterium

Det mest avslørende funnet er vannets isotopsammensetning. Målinger med James Webb-romteleskopet ga et deuterium-til-hydrogen-forhold, D/H, på (0,98 ± 0,06) %. Det er mer enn en størrelsesorden over kjente kometer, og ESA Webb beskriver nivået som rundt 30 ganger høyere enn i kometer fra Solsystemet. Karbonisotopforholdene i karbonmonoksid og karbondioksid ligger også utenfor de vanlige områdene for Solsystemet, nærliggende molekylskyer og protoplanetariske skiver. 1726

Slike signaturer stemmer med iskjemi ved 30 K eller lavere, altså om lag −243 °C. Ved så lave temperaturer blir deuterium lettere bygget inn i molekyler. Kjemien er dermed et bevart spor av ekstrem kulde under dannelsen, ikke et bevis for ett nøyaktig fødested. 17

En koma med uvanlige flyktige stoffer

Også blandingen av gasser som frigjøres fra kjernen og danner kometens koma, skiller 3I/ATLAS ut.

• Karbondioksid: Kometen er uvanlig rik på CO₂ sammenlignet med vann. Rapporterte CO₂/H₂O-forhold på rundt 7–8:1 er langt over det som normalt forbindes med kometer fra Solsystemet. 3542
• Metan: JWST/MIRI rapporterte den første direkte påvisningen av metan i et interstellart objekt. 33
• Nikkel: Midtinfrarøde spektra viste atomært nikkel, mens optiske observasjoner også slo fast utslipp av cyanogen (CN). Nikkel ble altså ikke funnet i stedet for CN – begge stoffene inngår i den observerte kjemien. 3332

Ingen enkeltbestanddel gir alene et unikt svar på hvor kometen kommer fra. Sammen med de ekstreme isotopforholdene støtter funnene imidlertid bildet av et objekt som har bevart flyktig, isrikt materiale fra en kald ytre region i sitt opprinnelige system.

Nitrogenrik hale styrker bildet av dypfrysing

Observasjoner etter perihel med WEAVE-instrumentets Large Integral Field Unit på William Herschel-teleskopet identifiserte fem ioner i 3I/ATLAS’ plasmahale, som peker bort fra Solen:

• N₂⁺
• CO⁺
• CO₂⁺
• H₂O⁺
• CH⁺

Forholdet N₂⁺/CO⁺ gir en nedre grense på N₂/CO > 0,023 ± 0,001. Det tyder på at kometen er nitrogenrik sammenlignet med kometer fra Solsystemet. Molekylært nitrogen er svært flyktig, så at det er bevart, passer med svært kalde dannelsesforhold. Dette er støtte for tolkningen, ikke en selvstendig måling av et bestemt fødested eller en bestemt alder. 37

Hva isotopene sier – og ikke sier – om opphavet

Kometens interstellare status er fastslått uavhengig gjennom banen dens. Isotopdataene antyder dessuten at materialet ble dannet i et relativt metallfattig miljø. I astronomien betyr «metallfattig» at materialet inneholder lite av grunnstoffer tyngre enn helium, noe som ofte forbindes med eldre stjerner og tidligere epoker i Melkeveiens historie.

Modeller for galaktisk kjemisk utvikling gjør derfor et gammelt stjernesystem til en sannsynlig kilde. Forskerne har også pekt på den metallfattige ytre delen av Melkeveiens skive som en mulig opprinnelsesregion, innenfor modellusikkerhetene. 1718

Dette er en sannsynlighetstolkning, ikke en rekonstruksjon av hele reisen. Kometen kan bære med seg kjemiske spor fra dannelsesmiljøet, men den kan foreløpig ikke kobles dynamisk til en navngitt stjerne. Påstander om at 3I/ATLAS med sikkerhet kom fra ett bestemt system, går lenger enn dagens bevisgrunnlag.

Hvorfor 3I/ATLAS kan bli viktig for forskningen

Bare noen få interstellare objekter er oppdaget nær nok til at de kan undersøkes detaljert. Hvert av dem kan være utypisk. Derfor vet vi ennå ikke om 3I/ATLAS er et ekstremt unntak, eller et representativt eksempel på gamle planetesimaler fra andre stjernesystemer.

Vera C. Rubin-observatoriets Legacy Survey of Space and Time (LSST) kan endre dette. Prognosene for antall funn er fortsatt svært usikre, fordi vi kjenner dårlig til mengden, størrelsene, refleksjonsevnen og hastighetsfordelingen til interstellare objekter. Publiserte anslag spenner fra færre enn ett funn i året til mange titalls, avhengig av forutsetningene. 23

Et større utvalg, kombinert med rask spektroskopi, kan vise:

• hvor ofte interstellare besøkende er kometlignende kontra steinete;
• hvordan størrelser, hastigheter og innfallsretninger fordeler seg;
• om CO₂-rike, metanholdige, nitrogenrike eller svært deuteriumrike objekter er vanlige;
• hvordan kjemien varierer mellom sannsynlige stjernepopulasjoner; og
• hvor effektivt planetsystemer slynger smålegemer ut i det interstellare rommet.

Rubins største mulighet er ikke bare å finne flere kuriøse besøkende. Den er å flytte forskningen fra tolkningen av enkeltobjekter til sammenligning av en hel populasjon – og dermed teste om 3I/ATLAS er en sjelden, dyptfrosset levning eller del av en langt bredere galaktisk familie. 15