Vor weniger als einem Jahr registrierten Astronominnen und Astronomen einen ungewöhnlichen Besucher im Sonnensystem. Ein Objekt raste mit hoher Geschwindigkeit durch das All, seine Bahn ließ keinen Zweifel: Dieser Körper stammt nicht von hier. Heute trägt der Komet die Bezeichnung 3I/ATLAS.
Eine Studie unter Leitung der University of Michigan zeigt nun, aus welcher Art Umgebung dieser Besucher kommen dürfte. Viel spricht dafür, dass 3I/ATLAS in einer Region entstanden ist, die deutlich kälter war als die Geburtsstätte unseres Sonnensystems.
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Schweres Wasser als Hinweisgeber
Auffällig ist vor allem die Zusammensetzung des Wassers im Kometen. Die Ergebnisse erschienen im Fachjournal Nature Astronomy. Wasser (H2O) besteht aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom. Meist enthält Wasserstoff nur ein Proton. Es gibt aber auch Deuterium – ein schwereres Isotop mit einem zusätzlichen Neutron.
Wenn Deuterium in ein Wassermolekül eingebaut wird, entsteht „schweres Wasser“. Genau davon enthält 3I/ATLAS ungewöhnlich viel. Luis Salazar Manzano, Hauptautor der Studie, sagt:
„Der Anteil an Deuterium im Verhältnis zu gewöhnlichem Wasserstoff im Wasser ist höher als alles, was wir bisher in anderen Planetensystemen und bei anderen Kometen gesehen haben.“
Werte weit jenseits bekannter Größen
Die Messwerte liegen deutlich über allem, was aus dem Sonnensystem bekannt ist:
- rund 30-mal höher als bei Kometen aus unserem System
- etwa 40-mal höher als im Wasser der irdischen Ozeane
Für die Astronomie ist dieses Verhältnis ein wichtiger Hinweis auf die Bedingungen bei der Entstehung. Hohe Deuterium-Anteile bilden sich vor allem dann, wenn Eis unter sehr kalten und strahlungsarmen Bedingungen entsteht.
- Niedrige Temperaturen fördern die Anreicherung von Deuterium.
- Schwache Strahlung verhindert, dass diese Signatur wieder verändert wird.
Teresa Paneque-Carreño, Mitautorin der Studie, sagt dazu: „Das mag offensichtlich klingen, aber es ist eine dieser Sachen, die man beweisen muss.“ Die Messungen deuten darauf hin, dass die Entstehungsbedingungen unseres Sonnensystems eher die Ausnahme als die Regel sein könnten.
Messung am Limit
Möglich wurde die Analyse nur, weil die Beobachtung früh genug anlief. Kurz nach der Entdeckung sicherten sich die Forschenden Zeit am MDM-Observatorium in Arizona. Dort zeigten sich erste Gasemissionen des Kometen.
Für die genaue chemische Analyse kam anschließend das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chile zum Einsatz. Das System kombiniert mehrere Radioteleskope zu einem Interferometer und kann extrem schwache Signale im Millimeterbereich auflösen.
Erst diese Empfindlichkeit macht es möglich, den Unterschied zwischen normalem und deuteriertem Wasser überhaupt zu messen. Bei 3I/ATLAS gelang das erstmals bei einem interstellaren Objekt.
Drei Funde, viele offene Fragen
Bislang sind erst drei interstellare Objekte eindeutig identifiziert. Entsprechend dünn ist die Datenlage. Mit neuen Teleskopen dürfte sich das ändern. Voraussetzung bleibt allerdings eine oft unterschätzte Größe: ein dunkler Nachthimmel.
„Wir müssen unseren Nachthimmel schützen und dafür sorgen, dass er klar und dunkel bleibt, damit wir diese winzigen und lichtschwachen Objekte entdecken können“, sagt Paneque-Carreño.
Kein Einzelfall, sondern Hinweis auf Vielfalt
Interstellare Objekte wurden bisher nur selten beobachtet. Neben 3I/ATLAS sind vor allem zwei bekannt: ʻOumuamua und 2I/Borisov. Beide lieferten wichtige Daten, zeigten aber keine vergleichbar extreme Deuterium-Signatur.
Gerade dieser Unterschied macht 3I/ATLAS interessant. Offenbar entstehen Kometen in anderen Planetensystemen unter Bedingungen, die sich deutlich von denen in unserem Sonnensystem unterscheiden.
Eine mögliche Erklärung liegt in den frühen Phasen der Planetenentstehung. In protoplanetaren Scheiben – den rotierenden Gas- und Staubscheiben um junge Sterne – herrschen je nach Abstand zum Stern stark unterschiedliche Temperaturen und Strahlungsniveaus. In besonders kalten Regionen kann sich Deuterium bevorzugt in Wassereis einlagern. Dieser Prozess wird als chemische Fraktionierung bezeichnet.
Die Daten von 3I/ATLAS sprechen dafür, dass solche extrem kalten Zonen häufiger vorkommen könnten als bisher angenommen – oder dass unser Sonnensystem eher am wärmeren Ende dieser Skala liegt.
Was 3I/ATLAS wirklich zeigt
3I/ATLAS ist mehr als nur ein weiterer interstellarer Besucher. Der Komet macht sichtbar, wie unterschiedlich die Ausgangsbedingungen für Planetensysteme sein können. Während unser Sonnensystem unter vergleichsweise moderaten Bedingungen entstand, deutet die chemische Signatur dieses Objekts auf eine deutlich kältere Umgebung hin.
Das hat Konsequenzen für bestehende Modelle. Viele Annahmen zur Planetenentstehung basieren implizit auf unserem eigenen System. Die neuen Daten zeigen jedoch, dass diese Perspektive zu eng sein könnte. Wenn sich solche extremen Bedingungen häufiger bestätigen, müssen Modelle stärker variieren – statt von einem „typischen“ Verlauf auszugehen.
Gleichzeitig bleibt ein strukturelles Problem: Die Datenbasis ist minimal. Drei interstellare Objekte reichen nicht aus, um belastbare Aussagen über die Vielfalt in der Milchstraße zu treffen. Genau deshalb wird jede neue Entdeckung wichtiger.
