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Geheimnisse des interstellaren Kometen 3I/ATLAS enthüllt
3I/ATLAS trägt einen eisigen Fingerabdruck aus einem fremden Planetensystem, denn in seinem Plasmaschweif haben Astronomen ungewöhnlich viel molekularen Stickstoff nachgewiesen. Das Verhältnis zu Kohlenmonoxid deutet darauf hin, dass sein Eis bei weniger als rund 30 Kelvin entstand und stützt frühere Hinweise auf einen extrem kalten Geburtsort fern des Heimatsterns.
Newcastle upon Tyne (England). Interstellare Objekte sind seltene Boten aus anderen Planetensystemen, von denen bislang nur drei sicher entdeckt wurden. 3I/ATLAS ist nach seinem Durchflug bereits wieder auf dem Weg in den interstellaren Raum, doch seine Gase bewahren chemische Hinweise auf die Bedingungen, unter denen sich sein Eis vor langer Zeit gebildet hat.
Besonders aufschlussreich ist molekularer Stickstoff N₂, weil dessen Anteil gegenüber Kohlenmonoxid CO in Kometeneis stark von der Bildungstemperatur abhängt. In unserem Sonnensystem ist N₂ in den meisten Kometen nur schwer nachzuweisen, bei 3I/ATLAS lässt sich dieser Stoff dagegen über sein ionisiertes Gegenstück N₂⁺ im Plasmaschweif verfolgen.
Forscher der Northumbria University um Dr. Lea Ferellec haben Spektren ausgewertet, die am 30. November und 2. Dezember 2025 nach der Sonnenpassage des Kometen aufgenommen wurden. Mit dem WHT Enhanced Area Velocity Explorer (WEAVE) am William Herschel Telescope (WHT) erfasste die Large Integral Field Unit (LIFU) gleichzeitig viele Bildpunkte im Schweif, wodurch das Team die räumlich verteilte Emission geladener Moleküle von Staub und neutralem Gas trennen konnte.
Im sonnenabgewandten Plasmaschweif identifizierten die Astronomen gleichzeitig N₂⁺, CO⁺, CO₂⁺, H₂O⁺ und CH⁺, wobei die ausgewerteten Bereiche ungefähr 50.000 bis 110.000 Kilometer vom Kometen entfernt lagen. Für ein interstellares Objekt liefert diese gleichzeitige Kartierung mehrerer Ionen ungewöhnlich detaillierte Informationen über die chemische Zusammensetzung des Schweifs.
„Dieses Objekt bietet uns die seltene Chance, Material zu untersuchen, das irgendwo völlig anders als in unserem eigenen Sonnensystem entstanden ist“, erklärt Dr. Lea Ferellec.
Entscheidend ist das Verhältnis von ionisiertem molekularem Stickstoff zu ionisiertem Kohlenmonoxid, aus dem die Forscher für das im Eis gespeicherte Verhältnis N₂ zu CO eine Untergrenze von 0,023 ± 0,001 ableiten. Mindestens rund 2,3 Prozent so viel N₂ wie CO waren demnach im ursprünglichen Eis gebunden.
Diese Untergrenze ist wichtig, weil ein Teil des gemessenen CO⁺ auch indirekt aus dem reichlich vorhandenen Kohlendioxid entstehen kann und das Verhältnis deshalb kein direktes Thermometer ist. Im Vergleich mit Laborexperimenten und stickstoffreichen Kometen des Sonnensystems spricht der Wert dennoch für sehr kalte Bildungsbedingungen, ähnlich den Temperaturen von weniger als rund 30 Kelvin, die für solche N₂-reichen Eise abgeleitet werden.
„Dass es so reich an Stickstoff ist, zeigt uns, dass es wahrscheinlich unter extrem kalten Bedingungen weit entfernt von seinem Heimatstern entstanden ist“, erklärt Dr. Lea Ferellec.
Für die übrigen Ionen ist die Interpretation weniger direkt, weil in der Koma zahlreiche chemische Reaktionen ablaufen und etwa die Verhältnisse von H₂O⁺, CO⁺ und CO₂⁺ nicht einfach den Mengen der neutralen Ausgangsmoleküle entsprechen. Die Messwerte passen aber zu früheren Hinweisen, wonach 3I/ATLAS reich an besonders flüchtigen Stoffen wie CO und CO₂ ist.