Vor weniger als einem Jahr entdeckten Astronomen einen Kometen, der durch unser Sonnensystem zog und weit darüber hinaus entstanden war. Das Objekt, bekannt als 3I/ATLAS, ist erst der dritte bestätigte interstellare Besucher, der je entdeckt wurde, und Wissenschaftler lüften nun Hinweise auf die fremde Umgebung, in der er entstand – und offenbar war diese Umgebung sehr, sehr kalt.
Eine neue Studie unter der Leitung von Forschern der University of Michigan legt nahe, dass der Komet unter Bedingungen entstanden ist, die weit kälter waren als die, die unser eigenes Sonnensystem formten. Die Erkenntnisse stammen aus einer Analyse der ungewöhnlichen Wasserzusammensetzung des Kometen, die außergewöhnlich hohe Mengen an Deuterium, einer schwereren Form von Wasserstoff, offenbarte. Die Forschung wurde im Fachjournal Nature Astronomy veröffentlicht und von der NASA, der US-amerikanischen National Science Foundation und der chilenischen Nationalen Forschungs- und Entwicklungsagentur unterstützt.
„Unsere neuen Beobachtungen zeigen, dass die Bedingungen, die zur Entstehung unseres Sonnensystems führten, sich stark davon unterscheiden, wie Planetensysteme in verschiedenen Teilen unserer Galaxie entstanden sind“, sagte Luis Salazar Manzano, Hauptautor der Studie und Doktorand am Fachbereich Astronomie der U-M.
Wassermoleküle bestehen aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom, was Wasser seine bekannte H2O-Formel verleiht. In gewöhnlichem Wasser enthalten Wasserstoffatome nur ein Proton. Aber einige Formen von Wasser enthalten Deuterium, ein Isotop des Wasserstoffs, das sowohl ein Proton als auch ein Neutron umfasst. Forscher entdeckten, dass 3I/ATLAS eine außergewöhnlich hohe Menge dieses deuteriumreichen Wassers enthält. Während geringe Mengen schweren Wassers auf der Erde und in Kometen unseres Sonnensystems vorkommen, waren die in 3I/ATLAS gefundenen Werte dramatisch höher.
„Die Menge an Deuterium im Verhältnis zu gewöhnlichem Wasserstoff im Wasser ist höher als alles, was wir zuvor in anderen Planetensystemen und planetaren Kometen gesehen haben“, sagte Salazar Manzano. Laut den Forschern war das Deuteriumverhältnis im Kometen etwa 30-mal höher als das, was in Kometen unseres Sonnensystems gemessen wurde, und etwa 40-mal höher als das Verhältnis in den Ozeanen der Erde. Wissenschaftler nutzen Deuteriumwerte als eine Art chemischen Fingerabdruck, der die Bedingungen offenbart, die bei der Entstehung von Himmelskörpern herrschten. Durch den Vergleich dieser Verhältnisse mit denen aus unserer Nähe können Forscher ableiten, welche Umgebung den Kometen hervorgebracht hat.
Das Team schlussfolgerte, dass 3I/ATLAS wahrscheinlich in einer viel kälteren Region mit geringerer Strahlung entstanden ist als die Umgebung, die die Planeten und Kometen in unserem Sonnensystem erschuf. „Das ist der Beweis, dass die Bedingungen, die zur Entstehung unseres Sonnensystems führten, nicht überall im Weltraum vorherrschen“, sagte Teresa Paneque-Carreño, Co-Leiterin der Studie und Assistenzprofessorin für Astronomie an der U-M. „Das mag offensichtlich klingen, aber es ist eines dieser Dinge, die man beweisen muss.“
Die Forscher sagten, die Studie sei nur möglich gewesen, weil Astronomen 3I/ATLAS früh genug entdeckt hatten, um detaillierte Folgebeobachtungen durchzuführen. Nach der Entdeckung sicherten sich Salazar Manzano und Mitarbeiter Beobachtungszeit am MDM-Observatorium in Arizona, wo sie einige der ersten Anzeichen von Gasemissionen des Kometen entdeckten (MDM steht für Michigan, Dartmouth und das Massachusetts Institute of Technology, die ursprünglichen Partner des Observatoriums). Salazar Manzano arbeitete dann mit Paneque-Carreño zusammen, die Erfahrung mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, kurz ALMA, in Chile einbrachte. ALMAs Instrumente sind empfindlich genug, um deuteriertes Wasser von gewöhnlichem Wasser zu unterscheiden, sodass das Team das Verhältnis zwischen beiden präzise messen konnte.
Die Forscher sagen, dies sei das erste Mal, dass Wissenschaftler diese Art von Wasseranalyse erfolgreich an einem interstellaren Objekt durchgeführt haben. „An der University of Michigan zu sein und Zugang zu diesen Einrichtungen zu haben, war der Schlüssel, um diese Arbeit möglich zu machen“, sagte Salazar Manzano. „Wir waren Teil eines Teams, das sehr talentiert und in vielen Bereichen sehr erfahren war, wir alle ergänzten uns, und das hat es ermöglicht.“