Kometa 3I/ATLAS przybyła do Układu Słonecznego z przestrzeni międzygwiezdnej. Jej skład sugeruje, że powstała w ekstremalnym zimnie, daleko od swojej macierzystej gwiazdy, być może miliardy lat przed narodzinami Słońca

3I/ATLAS jest dopiero trzecim potwierdzonym obiektem międzygwiezdnym zaobserwowanym podczas przelotu przez Układ Słoneczny. Odkryto ją 1 lipca 2025 roku, gdy zbliżała się do Słońca. Obliczenia jej orbity pokazały, że nie jest związana grawitacyjnie z naszą gwiazdą. Przyleciała spoza Układu Słonecznego i po jednorazowym przelocie ponownie go opuści.

To znacznie dogodniejsza sytuacja niż w przypadku pierwszego znanego obiektu międzygwiezdnego, 1I/ʻOumuamua. Został on odkryty w 2017 roku dopiero po przejściu najbliżej Słońca. Oddalał się już wtedy zarówno od naszej gwiazdy, jak i od Ziemi. Astronomowie mieli bardzo mało czasu, w którym teleskopy mogły zebrać dane do obserwacji. 3I/ATLAS wykryto wcześniej, więc badacze mogli przygotować kolejne pomiary i śledzić ją przez wiele miesięcy.

Obiekt okazał się aktywną kometą. Pod wpływem ogrzewania przez Słońce zamrożone substancje sublimowały, czyli przechodziły bezpośrednio ze stanu stałego w gaz. Wokół stałego jądra tworzyły się koma – rozległa otoczka gazu i pyłu – oraz ogony rozciągające się na dziesiątki tysięcy kilometrów. To właśnie uwalniane z komety substancje pozwalają astronomom badać jej skład.

3I/ATLAS obserwowały między innymi Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, sieć radioteleskopów ALMA, Bardzo Duży Teleskop w Chile oraz sondy znajdujące się w przestrzeni międzyplanetarnej. Najnowsze badanie oparto na obserwacjach wykonanych 30 listopada i 2 grudnia 2025 roku za pomocą Teleskopu Williama Herschela na wyspie La Palma. Zespół Lei Ferellec z Northumbria University wykorzystał zamontowany na nim spektrograf WEAVE.

Spektrografia pozwoliła zajrzeć do ogona komety

Spektrografia polega na rozdzieleniu światła na poszczególne długości fal. Atomy i cząsteczki pochłaniają albo emitują światło przy charakterystycznych dla siebie długościach fal, pozostawiając w widmie zestaw linii. Na tej podstawie astronomowie mogą rozpoznać, jakie substancje znajdują się w badanym gazie.

WEAVE ma dodatkową zaletę. Nie rejestruje jednego wąskiego wycinka obiektu, lecz jednocześnie zbiera widma z dużego obszaru nieba. Dzięki temu badacze mogli oddzielić światło pochodzące z różnych części otoczenia komety i prześledzić skład jej ogona. W przypadku 3I/ATLAS było to szczególnie ważne, ponieważ naładowane elektrycznie cząsteczki znajdowały się głównie w ogonie skierowanym od Słońca.

Część gazu uwalnianego przez kometę ulega jonizacji. Oznacza to, że atomy lub cząsteczki tracą elektrony i stają się jonami, czyli cząstkami posiadającymi ładunek elektryczny. Następnie oddziałują z wiatrem słonecznym, strumieniem naładowanych cząstek płynących ze Słońca. W ten sposób powstaje ogon plazmowy komety.

Badacze wykryli jednocześnie pięć rodzajów jonów: N₂⁺, pochodzący od azotu cząsteczkowego, CO⁺ od tlenku węgla, CO₂⁺ od dwutlenku węgla, H₂O⁺ od wody oraz CH⁺. Tak szczegółowego zestawu jonów nie udało się wcześniej zmierzyć w ogonie żadnego obiektu międzygwiezdnego.

Azot działa jak termometr z czasu narodzin komety

Najważniejsza okazała się proporcja między jonami N₂⁺ i CO⁺. Po uwzględnieniu sposobu, w jaki oba jony emitują światło, pozwala ona pośrednio ograniczyć stosunek azotu cząsteczkowego N₂ do tlenku węgla CO w materiale komety.

Ma to znaczenie, ponieważ obie substancje są bardzo lotne. Ich zdolność do pozostawania w lodzie silnie zależy od temperatury. Doświadczenia laboratoryjne pokazują, że wraz ze zmianą temperatury azot i tlenek węgla są zatrzymywane w lodzie z różną skutecznością. Proporcja N₂ do CO może więc służyć jako pośredni wskaźnik warunków, w których powstawała kometa.

Zespół wyznaczył dolną granicę stosunku N₂/CO: >0,023 ± 0,001. Oznacza to, że 3I/ATLAS jest bogata w azot cząsteczkowy w porównaniu z większością przebadanych komet Układu Słonecznego. Wynik przypomina kilka wyjątkowo bogatych w azot komet znanych z naszego układu.

Na podstawie wcześniejszych eksperymentów i pomiarów komet astronomowie wiążą tak wysoką zawartość azotu z bardzo niską temperaturą powstawania lodu. Dane z 3I/ATLAS wskazują na temperaturę poniżej około 33 kelwinów, czyli mniej więcej −240 st. C. Kometa musiała więc powstać bardzo daleko od swojej gwiazdy, w zimnych zewnętrznych obszarach macierzystego układu planetarnego.

„Ten obiekt daje nam rzadką możliwość badania materii, która powstała gdzieś zupełnie indziej niż nasz Układ Słoneczny. To, że jest tak bogaty w azot, mówi nam, że prawdopodobnie powstał w ekstremalnie zimnych warunkach, daleko od swojej macierzystej gwiazdy” – powiedziała dr Lea Ferellec z Northumbria University.

Izotopy wskazują na równie zimne środowisko

Nowy pomiar nie jest jedyną wskazówką prowadzącą do takiego wniosku. Wcześniejsze badania 3I/ATLAS dotyczyły także stosunków izotopowych, czyli proporcji różnych odmian tego samego pierwiastka. Izotopy mają tyle samo protonów w jądrze, ale różną liczbę neutronów. Dzięki temu są tym samym pierwiastkiem, lecz mają nieco inną masę. W niektórych reakcjach chemicznych lżejsze i cięższe izotopy zachowują się nieco inaczej. Ich proporcje mogą więc zależeć od temperatury i innych warunków panujących podczas powstawania danej substancji.

W wodzie uwalnianej przez 3I/ATLAS zmierzono wyjątkowo dużo deuteru, czyli cięższego izotopu wodoru. Stosunek deuteru do zwykłego wodoru był co najmniej trzydziestokrotnie większy niż typowe wartości w kometach Układu Słonecznego. Według autorów wcześniejszych badań wskazuje to na powstawanie materiału w temperaturze około 30 kelwinów lub niższej.

Stosunek izotopów azotu nie jest natomiast bezpośrednim wskaźnikiem temperatury. Wysoka proporcja azotu-14 do azotu-15 pasuje do składu gazu międzygwiazdowego, fazy przedgwiazdowej lub zewnętrznych części dysków protoplanetarnych. W połączeniu z izotopami węgla wspiera hipotezę o powstaniu komety wokół starej gwiazdy o niskiej metaliczności.

Nie oznacza to, że astronomowie potrafią wskazać dokładne miejsce narodzin 3I/ATLAS. Nie znamy gwiazdy, wokół której powstała, ani budowy tamtego układu planetarnego. Można natomiast coraz pewniej odtwarzać warunki fizyczne, w których uformował się jej lód.

Skład 3I/ATLAS różni się od większości znanych komet

Badania prowadzone od chwili odkrycia pokazały, że 3I/ATLAS pod wieloma względami nie przypomina przeciętnej komety Układu Słonecznego. Obserwacje wykonane jeszcze przed peryhelium wskazywały na wyjątkowo wysoką zawartość dwutlenku węgla względem wody oraz na podwyższony udział tlenku węgla. W miarę zbliżania się do Słońca obserwowane proporcje tych substancji się zmieniały. Kometa miała również zaskakująco mało amoniaku. W jej gazowej otoczce wykrywano natomiast żelazo i nikiel. Przed peryhelium proporcja niklu do żelaza była wyższa niż typowa dla komet Układu Słonecznego, choć późniejsze pomiary wskazywały na jej zbliżanie się do bardziej typowych wartości.

Do tej listy doszedł metanol, najprostszy alkohol. Astronomowie wykorzystali sieć radioteleskopów ALMA do pomiaru metanolu i cyjanowodoru w otoczeniu komety. ALMA bada promieniowanie milimetrowe i submilimetrowe, szczególnie dobrze nadające się do wykrywania wielu cząsteczek obecnych w zimnym gazie.

W dwóch seriach obserwacji stosunek ilości metanolu do cyjanowodoru wynosił około 70 i 120. Oznacza to, że na jedną cząsteczkę cyjanowodoru przypadało kilkadziesiąt lub ponad sto cząsteczek metanolu. To jedne z najwyższych takich proporcji zmierzonych w kometach.

„Obserwowanie 3I/ATLAS jest jak pobieranie odcisku palca z innego układu planetarnego” – powiedział prof. Nathan Roth z American University, kierujący badaniami ALMA. „Szczegóły pokazują, z czego jest zbudowana, a metanolu jest w niej tak dużo, jak niemal nigdy nie widzimy w kometach naszego Układu Słonecznego”.

Metanol uwalniał się również z drobin lodu

ALMA pozwoliła nie tylko określić skład gazu, lecz także sprawdzić, gdzie powstają poszczególne jego składniki.

Cyjanowodór pochodził przede wszystkim z jądra komety. Jądro to stała część obiektu, zbudowana z lodu, pyłu i materiału skalnego. Metanol zachowywał się inaczej. Jego źródło znajdowało się zarówno w jądrze, jak i w otaczającej je przestrzeni.

Badacze tłumaczą to obecnością drobnych ziaren lodu wyrzuconych wcześniej z powierzchni. Po opuszczeniu jądra pozostawały one przez pewien czas w komie. Ogrzewane przez Słońce również sublimowały i uwalniały znajdujący się w nich metanol.

W rezultacie źródłem części gazu nie było bezpośrednio jądro, lecz rozsiane wokół niego kawałki lodu. Taki mechanizm obserwowano wcześniej w niektórych kometach Układu Słonecznego. W przypadku obiektu międzygwiezdnego udało się jednak po raz pierwszy tak dokładnie prześledzić rozmieszczenie uwalnianych cząsteczek.

To ważne także przy interpretowaniu wyników. Ilość danej substancji zmierzona w komie nie musi dokładnie odpowiadać temu, ile jej bezpośrednio wydostaje się z powierzchni jądra. Część związków może być uwalniana później z drobin przemieszczających się wokół komety.

Ogon zbadano w odległości do 110 tys. km od jądra

Zespół Ferellec prześledził także zmiany składu ogona plazmowego wraz z odległością od jądra. Analizowany obszar rozciągał się mniej więcej od 50 tys. do 110 tys. km od komety.

Badacze podzielili ten fragment ogona na dwie części i porównali wzajemne proporcje jonów. Dla N₂⁺, CO⁺, CO₂⁺ i H₂O⁺ nie wykryto znaczących zmian. Ma to znaczenie zwłaszcza dla stosunku N₂⁺ do CO⁺, na którym opiera się wniosek dotyczący temperatury powstania komety. Wynik nie zależał wyraźnie od tego, którą część badanego ogona analizowano.

Możliwą zmianę zauważono jedynie w przypadku CH⁺. Jego ilość w stosunku do pozostałych jonów malała wraz z odległością od jądra. Autorzy podkreślają jednak, że wynik jest słaby statystycznie, dlatego nie można jeszcze traktować go jako pewnego.

Interpretowanie składu ogona wymaga ostrożności. Po opuszczeniu jądra cząsteczki nie pozostają chemicznie niezmienione. Są jonizowane przez promieniowanie słoneczne, wchodzą w reakcje z innymi składnikami gazu i oddziałują z wiatrem słonecznym. Autorzy uznają stosunek N₂⁺ do CO⁺ za użyteczny do wyznaczenia dolnej granicy N₂/CO, natomiast z pozostałych proporcji jonów wyciągają ostrożniejsze wnioski.

3I/ATLAS może być starsza od Słońca

Temperatura powstania to tylko część historii zapisanej w chemii komety. Inne pomiary wskazują, że 3I/ATLAS mogła uformować się wokół gwiazdy znacznie starszej od Słońca.

Jedną ze wskazówek jest stosunek izotopów węgla. W 3I/ATLAS różni się on od wartości typowych dla komet Układu Słonecznego. Badacze interpretują go jako ślad powstania w środowisku o niskiej metaliczności.

Metaliczność to w astronomii zawartość pierwiastków cięższych od wodoru i helu. Termin może być mylący, ponieważ astronomowie zaliczają do „metali” również takie pierwiastki jak węgiel, tlen czy azot. Starsze pokolenia gwiazd powstawały z materii uboższej w te pierwiastki, ponieważ wcześniejsze gwiazdy nie zdążyły jeszcze wyprodukować i rozsiać ich dużych ilości w Galaktyce.

Cyrielle Opitom z University of Edinburgh, współautorka badań 3I/ATLAS, tłumaczyła w rozmowie z „BBC Sky at Night Magazine”, że właśnie taki obraz wyłania się z pomiarów izotopów węgla.

„To mówi nam, że 3I/ATLAS powstała wokół dość starej gwiazdy, tego, co nazywamy gwiazdą o niskiej metaliczności” – powiedziała Opitom. „3I/ATLAS powstała przed naszym Słońcem. Może być nawet dwa razy starsza od Słońca”.

Nowsza analiza danych z JWST szacuje jej wiek na około 11–12 miliardów lat, ale wynik ten jest obarczony istotną niepewnością modelową.

Nie da się wskazać jej macierzystej gwiazdy

Za starym pochodzeniem komety przemawia również jej ruch przez Drogę Mleczną. Kierunek i prędkość 3I/ATLAS pasują do populacji starszych gwiazd Galaktyki. Nie wystarcza to jednak do wskazania konkretnego układu, z którego została wyrzucona.

Kometa mogła podróżować przez przestrzeń międzygwiezdną przez bardzo długi czas. W ciągu milionów lub miliardów lat jej tor był stopniowo zmieniany przez grawitację mijanych gwiazd. Nawet niewielkie odchylenia, jeśli narastają przez dostatecznie długi czas, uniemożliwiają dokładne odtworzenie całej drogi wstecz.

Astronomowie mogą więc badać jej skład, szacować temperaturę powstania i wyciągać wnioski o wieku środowiska, z którego pochodziła. Nie potrafią jednak wskazać konkretnej gwiazdy na mapie nieba i powiedzieć: stamtąd przyleciała 3I/ATLAS.

To właśnie czyni takie obiekty wyjątkowo użytecznymi w badaniu innych układów planetarnych. Planety, planetoidy i komety krążące wokół odległych gwiazd znajdują się tak daleko, że zwykle możemy badać je jedynie pośrednio. Obiekt międzygwiezdny przynosi natomiast fragment materii powstałej wokół innej gwiazdy w bezpośrednie sąsiedztwo Słońca.

Trzy obiekty i trzy różne historie

Do tej pory astronomowie odkryli tylko trzy potwierdzone obiekty międzygwiezdne, a każdy okazał się inny.

1I/ʻOumuamua, odkryty w 2017 roku, nie wykazywał widocznej komy ani typowego ogona gazowego. Jego tor wskazywał jednak na niewielkie przyspieszenie, które mogło być związane z niewidocznym uwalnianiem gazu. Dwa lata później odkryto 2I/Borisov, aktywną kometę znacznie bardziej przypominającą obiekty z Układu Słonecznego. Jej skład był zasadniczo podobny do lokalnych komet, choć wyróżniała się dużą zawartością tlenku węgla.

3I/ATLAS przyniosła jeszcze inny zestaw cech. Jest bogata w azot i związki bardzo lotne, zawiera wyjątkowo dużo metanolu, ma nietypowe proporcje izotopów oraz ślady wskazujące na powstanie w bardzo zimnym środowisku. W trakcie zbliżania się do Słońca zmieniał się obserwowany skład uwalnianego gazu, ale nie dowodzi to samo w sobie odsłaniania kolejnych warstw lodu. Możliwe są także zmiany aktywnych obszarów na obracającym się jądrze lub przetworzenie zewnętrznej warstwy przez promieniowanie kosmiczne.

„Każdy z tych obiektów, który badamy, pomaga nam dowiedzieć się trochę więcej o tym, jak planety powstają wokół innych gwiazd” – powiedziała Ferellec.

Trzy obiekty to jednak za mało, by powiedzieć, jak wygląda przeciętna kometa międzygwiezdna. Nie wiadomo jeszcze, czy 3I/ATLAS jest chemicznym wyjątkiem, czy przeciwnie, komety powstałe w innych układach planetarnych są po prostu znacznie bardziej zróżnicowane niż obiekty znane z naszego sąsiedztwa.

Następnych gości może być znacznie więcej

Sytuację może zmienić Obserwatorium Very C. Rubin, które rozpoczęło regularny, wieloletni przegląd nieba. Jego teleskop będzie wielokrotnie fotografował ogromne obszary nieboskłonu i wykrywał obiekty zmieniające położenie lub jasność.

Cyrielle Opitom ocenia, że obserwatorium może odkrywać mniej więcej jeden obiekt międzygwiezdny rocznie, choć na razie jest to tylko przybliżony szacunek.

Jeśli takich odkryć rzeczywiście będzie więcej, zmieni się sposób prowadzenia badań. Dziś każdy obiekt międzygwiezdny jest pojedynczym przypadkiem, którego nie ma z czym porównać. Kilkanaście czy kilkadziesiąt takich obiektów pozwoliłoby już sprawdzać, które cechy są typowe, a które rzadkie.

Wtedy okaże się również, czy bardzo zimne miejsce narodzin 3I/ATLAS było czymś niezwykłym. Na razie wiadomo jedno: kometa zachowała w swoim lodzie informacje o środowisku istniejącym przy innej gwieździe prawdopodobnie jeszcze przed powstaniem Słońca. Przez krótki czas astronomowie mogli odczytać część tej historii z odległości zaledwie kilku jednostek astronomicznych.

Źródła: 

Ferellec, L., Opitom, C. & Snodgrass, C. (2026). Ion abundances in the plasma tail of 3I/ATLAS show that it is N2-rich. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 551, 1-7. https://doi.org/10.1093/mnras/stag1402

Todd, I. (2026). „We had a visitor from a distant corner of our Galaxy”: Scientist reveals why interstellar comet 3I/ATLAS was so special. BBC Sky at Night Magazine, 9 września 2026.

National Radio Astronomy Observatory. (2026). Interstellar comet 3I/ATLAS is bursting with methanol. ScienceDaily, 9 września 2026.

Williams, M. (2026). New Revelations About the Origin of Interstellar Comet 3I/ATLAS. Universe Today, 10 września 2026.

Clark, S. (2026). 3I/ATLAS was born in the deep freeze. Astronomy Now, 8 września 2026.

• Nauki ścisłe i nauki o Ziemi