Kometen 3I/ATLAS är äldre än vårt solsystem

 

Bild wikipedia 3I/ATLAS avbildad av Hubbleteleskopet den 21 juli 2025.

För ett år sedan, den 1 juli 2025, upptäckte astronomer ett fascinerande nytt objekt som rörde sig genom solsystemet. Objektet upptäcktes av Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ATLAS. Ett tidigt varningssystem för asteroidnedslag utvecklat av University of Hawaii och finansierat av NASA) och erkändes snabbt som något speciellt.

Kometen, nu känd som 3I/ATLAS, rusar förbi i rekordfart och är det tredje interstellära objektet som någonsin upptäckts. Dess ursprung är  runt en annan stjärna än vår sol och var den en flyktig besökare som nu lämnar solsystemet i mer än 60 kilometer per sekund efter att ha rundat vår sol för att sedan aldrig återvända.

Frågan jag ställer mig är hur många intressanta interstellära objekt  vi missat historiskt och hur många missar vi just nu?

Upptäckten blev rubriker världen över med bisarra påståenden om att det kunde vara ett utomjordiskt rymdskepp. Men det enda utomjordiska med kometen är att den kommer från ett annat solsystem.

Astronomer konstaterade snabbt att 3I/ATLAS for fram otroligt snabbt. Närmast solen färdades den i mer än 68 km per sekund. Redan innan den påverkades  av  solens gravitationskraft rörde den sig i mer än 58 km/s. Hade den rört sig i mindre hastigheter hade den fastnat som en komet i vårt solsystem nu kunde den fortsätta sin färd ut ut det lika väl som den kom in det.

Enbart baserat på dess bana i vår galax insåg astronomer snart att 3I/ATLAS potentiellt var äldre än solsystemet. Troligtvis hade den kastats ut från en stjärna som rörde sig i Vintergatans "tjocka skiva", en population av uråldriga stjärnor som bildades långt före solen (och nu finns i vintergatans centrum).

I en ny artikeln i Nature (se nedan)  baserad på observationer av 3I/ATLAS med James Webb Space Telescope och Atacama Compact Array, beskrivs hur  kometen observerats vid infraröda och mikrovågsvåglängder.

Observationerna gjorde det möjligt för forskare att studera de gaser som kometen avgav när den svängde förbi solen. Det visades att kolmolekylerna som kometen släppte ut innehöll mycket mindre kol-13 (en tung isotop av kol) än vad som observeras för liknande kometer i solsystemet. Isotoper är olika former av samma grundämne, med identiska antal elektroner och protoner, men olika antal neutroner.

Detta tyder på att kometen måste vara extremt gammal. Varför? Svaret handlar om hur materialet i vår galax bearbetas i stjärnornas inre.

Nästan allt kol i Vintergatan produceras av stjärnor som är mer massiva än solen. När dessa stjärnor gjort av med bränslet återförs kolet de producerat genom kärnfusion till kosmos för att införlivas i nästa generation av stjärnor och planeter.

När stjärnor skapar kol i sina inre verkar de också för att omvandla kol-12 (den vanligaste isotopen) till kol-13, genom en process som kallas "hot bottom-bränning". Med tiden ökar andelen kol i galaxen som är kol-13.

För att innehålla en så låg mängd kol-13 måste 3I/ATLAS ha bildats vid en tidpunkt då det fanns mindre kol-13 jämfört med kol-12 . Den tiden var för ca 12 miljarder år sedan, under de tidigaste stadierna av vår galax historia.

I en ny artikel publicerad i Nature har ett team av forskare (ledda av Martin Cordiner från NASA Goddard Space Flight Center) kastas nytt ljus över kometens ursprung. Deras resultat visar att det är ett äkta galaktiskt fossil, mycket äldre än vårt solsystem.

Det överraskade forskarna att den Interstellära kometen 3I/ATLAS avdunstar metan.

 

Den översta delbilden från https://science.nasa.gov  visar den interstellära kometen 3I/ATLAS (komet som kommer från ett annat solsystem än vårt) med MIRI (Mid-Infrared Instrument) på NASAs James Webb Space Telescope med konturer som illustrerar var olika gaser befann sig vid tiden då kometen observerades. Vattenånga som sprider sig långt bortom kärnan mycket av denna frigörs av iskorn i koman medan koldioxid och metan är mest koncentrerat nära kometens kärna. Den nedre bilden visar spektrum som visar egenskaper av de olika gaser som Webbteleskopet fann som strålade ut  från kometen. Källa: NASA, ESA, CSA, STScI, M. Belyakov (Caltech), I. Wong (STScI), Bildbehandling: A. Pagan (STScI)

NASAs James Webb Space Telescope har samlat in sitt första kemiska fingeravtryck i mellaninfrarött läge av ett interstellärt objekt under ett besök av den interplanetära kometen 3I/ATLAS efter dess runda runt solen. Undersökningsteamets resultat publicerades nyligen i The Astrophysical Journal Letters.

Observationerna gjordes med Webbs MIRI (Mid-Infrared Instrument) vid två separata datum när kometen for tillbaka ut ur vårt solsystem efter att den tagit ett varv runt solen (postperihelion). Den första observationen ägde rum mellan den 15 till 16 december då kometen befann sig cirka 329 miljoner kilometer från solen. Därefter följde en andra observation den 27 december när kometen befann sig cirka 379 miljoner kilometer från solen.

Det blev den första gången Webbteleskopet upptäckte metangas utsläpp från en  interstellär besökare (ett objekt kommet från ett annat solsystem). Metan är mycket flyktigt vilket innebär att det sublimerar från fast is till gas mycket lätt. Dess fördröjda framträdande i kometen 3I/ATLAS tyder på att gasen fanns under kometens översta ytlager och skyddades från sublimering tills värmen från kometens nära passage till solen nådde djupare delar av den isiga ytan och metan slapp loss. Mängden metan i förhållande till vatten i kometen som hittats är förvånansvärt hög med få liknande motsvarigheter i vårt eget solsystem. Ett undantag i vårt solsystem är Saturnus största måne Titan  där hav av metan finns på dess yta. Naturgas (och fossilgas) består till största delen av metan som bildats djupt ner i jordskorpan under miljontals år av högt tryck och hög temperatur

Webbs observationer bekräftade också att kometen 3I/ATLAS är ovanligt rik på koldioxid och släpper ut mycket mer koldioxid jämfört med  kometer som finns i vårt eget solsystem.

Båda dessa fynd (metan och koldioxid i större mängd) pekar på en mycket annorlunda bildningsmiljö och kemi än den stora majoriteten av kometer som bildats i vårt solsystem. 

Koldioxid  bildas naturligt i naturens kretslopp främst genom cellandning (respiration), organisk nedbrytning och vulkanutbrott. Processerna drivs av biologiska och geologiska system utan mänsklig inblandning

Dessutom observerade Webb en kraftig minskning av gasproduktionen  och utsläpp när kometen 3I/ATLAS rörde sig längre från solen med vatten som den mest uttalade minskningskällan Detta är förväntat beteende för ett  objekt som detta eftersom kometen får mindre värme från solen blir ytan kallare och mindre is förångas. Vatten, som är mindre flyktigt än metan eller koldioxid slutar fortare att stänga av sin gasproduktion i detta fall vattenånga.

Interstellära kometen 3I/ATLAS innehåller vatten

 

Bild https://phys.org/ NASA:s Swift Ultraviolet/Optical Telescope (UVOT) observerade den interstellära kometen 3I/ATLAS under dess  två besök i juli och augusti 2025. Panelerna ovan visar bilder i synligt ljus (vänster) och ultraviolett ljus (höger), där det svaga skenet av hydroxyl (OH) spårar vattenånga som slipper ut från kometen. Varje bild kombinerar dussintals korta, tre minuter långa exponeringar, noggrant staplade för att nå totala integrationstider på cirka 42 minuter i synligt ljus och 2,3 timmar i ultraviolett ljus. Swifts utsiktspunkt ovanför jordens atmosfär gjorde det möjligt för astronomer att upptäcka dessa ultravioletta strålar som normalt är osynliga från marken. Bildkälla: Dennis Bodewits, Auburn University

En komet är ett fragment av is och stoft som rör sig i ett solsystem eller mellan dessa. Sommaren 2025 upptäcktes en komet som kom från en okänd plats bortom vårt solsystem, beteckningen på kometen blev 3I/ATLAS. Den var det tredje kända objektet som kommit från en okänt solsystem in i vårt.

När forskare vid Auburn University riktade NASA:s Neil Gehrels Swift-observatorium mot den gjorde de en anmärkningsvärd upptäckt. Upptäckten av hydroxylgas (OH) ett kemiskt fingeravtryck som visar på vatten. Att detektera vatten  genom dess ultravioletta ljus och upptäcka biprodukten hydroxyl  (början till vatten det fattas en väteatom för att bli vanligt vatten) är ett stort genombrott för att förstå hur interstellära kometer utvecklas. 

I kometer i vårt solsystem är vatten den måttstock som forskare använder för att mäta deras totala aktivitet och spåra hur solljus driver utsläpp av andra gaser. Det är det kemiska riktmärket som förankrar varje jämförelse av flyktiga isar i en komets kärna.

Att hitta samma signal i ett interstellärt objekt innebär att astronomer för första gången kan börja placera 3I/ATLAS på samma skala som används för att studera kometer i vårt solsystem vilket är ett steg mot att jämföra kemin mellan planetsystem i hela galaxen. (Det intressanta är om vi kan finna någon skillnad i denna komets utsläpp i förhållande till de vi känner till i vårt eget solsystem)

Det som gör 3I/ATLAS anmärkningsvärt är var denna vattenaktivitet sker. Swift-observationerna upptäckte OH när kometen var nästan tre gånger längre bort från solen än jorden är långt bortom det område där vattenis på en komets yta lätt kan sublimera (omvandlas från fast form ex is till gas) och uppmätte då en vattenförlust på cirka 40 kilogram per sekund  ungefär utmatningen från en brandslang som går på högsta volym.

"När vi upptäckte vatten eller dess svaga ultravioletta eko, OH  från en interstellär komet ser vi något från ett annat solsystem", beskriver Dennis Bodewits, professor i fysik vid Auburn. "Det säger oss att ingredienserna för livets kemi inte är unika för vårt eget solsystem."

"Varje interstellär komet hittills har varit en överraskning", tillägger Zexi Xing, postdoktoral forskare och huvudförfattare till studien. "Oumuamua var en asteroid utan tecken på vatten, Borisov var rik på kolmonoxid och nu avger ATLAS vatten på ett avstånd där vi inte förväntade oss detta skulle kunna ske.

3I/ATLAS har nu försvunnit ur sikte men kommer att bli observerbar igen efter mitten av november vilket ger en ny chans att spåra hur dess aktivitet utvecklas när den närmar sig solen. Den aktuella upptäckten av OH, beskrivs i The Astrophysical Journal Letters 

I NASA:s SPHEREx program ingick en undersökning av den interstellära kometen 3I/ATLAS i augusti (resultat)

 

Bild NASA:s Webb Space Telescope observerar den interstellära kometen.

SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe Epoch of Reionization and Ices Explorer) är ett rymdobservatorium med uppdraget att söka  i kortvågigt infrarött ljus. Detta för att kartlägga rymden och mäta spektra i detta ljus från cirka 450 miljoner galaxer. I februari 2019 valdes SPHEREx ut av NASA för sitt nästa Medium-Class Explorers-uppdrag och slog ut två konkurrerande uppdragskoncept: Arcus och FINESSE. SPHEREx sköts upp den 12 mars 2025 med en Falcon 9 Block 5-raket tillsammans med PUNCH-mikrosatelliterna från Vandenberg Space Force Base. Huvudforskare i arbetet är James Bock vid California Institute of Technology (Caltech) i Pasadena, Kalifornien.

SPHEREx uppdrag är att använda en spektrofotometer för att utföra en kartläggning av rymden genom att mäta nära-infraröd spektra från 0,75 till 5,0 mikrometer.

NASA:s SPHEREx observerade den interstellära kometen 3I/ATLAS mellan den 7 och 15 augusti. SPHEREx-teamet har analyserat data från insamlingen och en forskningsrapport finns tillgänglig online. 

 SPHEREx är ett av NASA:s rymdteleskop som observerar denna komet och ger mer information om dess storlek, fysikaliska egenskaper och kemiska sammansättning. Även NASA:s Webbteleskopet och Hubbleteleskopet observerade nyligen kometen. Även om kometen inte utgör något hot mot jorden, hjälper observationerna till att stödja byråns pågående uppdrag att hitta, spåra och bättre förstå objekt i solsystemet.