Der interstellare Komet 3I/ATLAS trägt Eis wie die Welten jenseits des Neptun

Das Eis, das vom interstellaren Kometen 3I/ATLAS abströmt, ähnelt nicht dem Eis der Kometen, die wir kennen. Spektren des James Webb Space Telescope zeigen ein starkes Signal von Wassereis, während zwei seiner üblichen Begleitsignale fast vollständig fehlen – ein Muster, das zu einigen der eisigen Welten passt, die weit jenseits des Neptun kreisen.

Diese Übereinstimmung ist bedeutsam, weil 3I/ATLAS um einen anderen Stern entstanden ist. Sollten seine Eiskörner dieselbe Form wie Material haben, das am Rand unseres eigenen Sonnensystems erhalten geblieben ist, könnten die Grundbausteine von Planeten in planetenbildenden Scheiben überall in der Galaxie in einem ähnlichen Zustand hervorgebracht werden. Die Autoren präsentieren dies als eine zu überprüfende Möglichkeit, nicht als gesichertes Ergebnis.

Das Team unter Leitung von Silvia Protopapa vom Southwest Research Institute in Texas stellte fest, dass sich die Koma des Kometen – die Wolke aus Gas und Staub um seinen Kern – am besten durch winzige, mit Staub vermischte Wassereiskörner erklären lässt. Jedes Korn misst etwa einen Mikrometer oder weniger und ist damit weniger als ein Fünfzigstel so breit wie ein menschliches Haar.

„Interstellare Kometen sind kleine eisige Körper, die in den Gas- und Staubscheiben um andere Sterne entstanden sind und nun unser Sonnensystem durchqueren“, sagte Protopapa. Vor diesem Objekt waren nur zwei weitere bekannt: ‚Oumuamua, der keine sichtbare Koma zeigte, und der Komet 2I/Borisov.

Zwei verschwundene Eissignale

Wassereis hinterlässt Fingerabdrücke im Infrarotlicht. Das stärkste davon ist ein Absorptionsband nahe 3 Mikrometern. Zwei schwächere Banden liegen bei etwa 1,5 und 2,0 Mikrometern, und die meisten eisigen Kometen zeigen alle drei. Bei 3I/ATLAS ist die 3-Mikrometer-Bande stark: Beim ersten Webb-Besuch verringerte sie das reflektierte Licht an ihrem tiefsten Punkt um 77 Prozent, beim letzten um 94 Prozent. Die beiden kürzerwelligen Banden sind hingegen sehr schwach oder fehlen ganz.

„Diese Kombination war ein Rätsel“, sagte Protopapa. „Die starke 3-Mikrometer-Bande weist auf Wassereis in der Koma hin. Doch die schwachen oder fehlenden Banden bei kürzeren Wellenlängen deuten darauf hin, dass das Eis nicht in der Form vorliegt, die wir gewöhnlich bei Kometen des Sonnensystems sehen.“

Die Erklärung liegt in der Weglänge. Die schwachen Banden treten nur auf, wenn Licht einen langen Weg durch Eis zurücklegt – so wie eine dünne Scheibe getönten Glases nahezu klar wirkt, während ein dicker Block seine Farbe zeigt. In so kleinen und staubhaltigen Körnern durchquert das Licht nur sehr wenig Eis, bevor es wieder herausgestreut wird. Die schwachen Banden verblassen, die starke bleibt erhalten.

Wie Webb den Kometen dreimal untersuchte

„Wir haben dieses Programm so konzipiert, dass es bereitsteht, sobald ein aktiver interstellarer Komet entdeckt wird, und ihn im Zeitverlauf verfolgen kann“, sagte Martin Cordiner vom Goddard Space Flight Center der NASA und der Catholic University of America, der wissenschaftliche Leiter des Programms.

Webb richtete seinen Near-Infrared Spectrograph innerhalb von acht Monaten dreimal auf den Kometen, vor und nach dessen größter Annäherung an die Sonne. Im Prismamodus erfasst das Instrument gleichzeitig Wellenlängen von 0,6 bis 5,3 Mikrometern, sodass Staub, Eis und entweichendes Gas in einem einzigen Spektrum erscheinen.

Modelliert wurden nur der erste und der dritte Besuch. Der mittlere, der in größter Sonnennähe stattfand, war durch leuchtenden Wasserdampf, organische Moleküle, Nickelatome und warmen Staub beeinträchtigt.

Das Team verglich die Spektren mit Modellen der Lichtstreuung an Körnern unterschiedlicher Größe und Zusammensetzung. Reine Eiskörner sowie mit Kohlenstoff oder Olivin vermischtes Eis sagten entweder die schwachen Banden zu stark voraus oder konnten die starke Bande nicht reproduzieren. Die beste Übereinstimmung ergab sich für Eis, das mit Pyroxen vermischt war, einem Silikatmineral, das in Gesteinen und Meteoriten häufig vorkommt. Beim letzten Besuch, als sich der Komet von der Sonne entfernte, erforderten die Daten zudem eine zweite Population größerer, eisreicher Körner, die weiterhin etwa einen Mikrometer groß waren, sowie ein schwaches Merkmal nahe 3,1 Mikrometern, das mit kristallinem Eis vereinbar ist.

Anders als unsere Kometen, ähnlich wie Welten hinter dem Neptun

Die Korngröße ist nicht das Merkmal, das 3I/ATLAS besonders macht. Der Komet Hartley 2 stößt nahezu reine Eiskörner ähnlicher Größe aus, und die eisigen Körner des Kometen Catalina wurden mit höchstens 1 Prozent Staub modelliert. Der interstellare Komet steht am staubigen Ende dieser Skala.

„Die Körner von 3I/ATLAS sind etwa genauso groß wie jene in unseren eigenen Kometen“, sagte Protopapa. „Was sie offenbar unterscheidet, ist die Menge an Staub, die in das Eis eingemischt ist.“

Die Überraschung kam von den transneptunischen Objekten, eisigen Körpern, die jenseits des Neptun kreisen und als Bewahrer von Material aus der Entstehungszeit des Sonnensystems gelten. Von den Spektralklassen, die Webbs DiSCo-Durchmusterung mittelgroßer Objekte definiert hat, ähnelt die 3-Mikrometer-Bande von 3I/ATLAS am stärksten der Klasse, die reich an Kohlendioxideis ist; auch diesen Objekten fehlen ausgeprägte Banden bei 1,5 und 2,0 Mikrometern. Die Ähnlichkeit liegt in der Wassereisbande, nicht im Kohlendioxid.

„Auf den ersten Blick sieht 3I/ATLAS anders aus als die eisigen Kometen, die wir kennen“, sagte Protopapa. „Doch als wir ihn neben ferne eisige Welten in unserem eigenen Sonnensystem stellten, wirkte er nicht mehr fehl am Platz.“

Der Vergleich funktioniert auch in die andere Richtung. Bei diesen Klassen ferner Objekte war die Absenkung bei 3 Mikrometern überwiegend organischen Verbindungen und Methanol zugeschrieben worden, weil die schwächeren Wasserbanden fehlten. Der Komet zeigt, dass staubige Wassereiskörner dieselbe Form auch für sich allein erzeugen können; ein Teil dieses Signals könnte also doch Wassereis sein.

Was ein einzelner Komet nicht klären kann

Das Ergebnis beruht auf Labordaten. Das Modell benötigt gemessene optische Eigenschaften von Wassereis, und zwei Standarddatensätze liefern erkennbar unterschiedliche Bandformen. Die Autoren können nicht sagen, ob das Eis bei beiden Beobachtungen kristallin war oder sich von einer ungeordneten, amorphen Form in Kristalle verwandelte, und fordern neue Labormessungen von Eis bei unterschiedlichen Temperaturen und Phasen.

Auch für die Veränderung zwischen den Beobachtungen gibt es zwei Erklärungen. „Wir können noch nicht sagen, ob die Veränderungen im Zeitverlauf darauf zurückgehen, dass die Sonne die Körner bei jeder Beobachtung unterschiedlich erwärmte, oder auf neues Material, das freigelegt wurde, als die Oberfläche des Kometen in Sonnennähe erodierte“, sagte Michael Kelley von der University of Maryland, Zweitautor der Studie.

Die Körner in einer Koma sind zudem keine direkte Probe des Kerns und könnten Bruchstücke größerer Aggregate sein. Die Oberflächen transneptunischer Objekte wurden über Milliarden Jahre hinweg durch Strahlung und Einschläge umgeformt; deshalb warnen die Autoren davor, die Übereinstimmung als Beweis identischer Entstehungsorte zu lesen. Andere Unterschiede in seiner Chemie deuten darauf hin, dass die Scheibe, in der 3I/ATLAS entstand, keine Kopie unserer eigenen war. Eine frühere Analyse hatte den Kometen stattdessen mit einer rötlichen, an organischen Stoffen reichen Klasse ferner Objekte verglichen; das Forschungsfeld hat sich also noch nicht auf eine Deutung verständigt.

Hinzu kommt die geringe Stichprobengröße. Dies ist ein interstellarer Komet, der dreimal beobachtet wurde.

Häufige Fragen zu 3I/ATLAS und seinem Eis

Was ist 3I/ATLAS?

Es ist das dritte bestätigte Objekt, das aus dem interstellaren Raum in unser Sonnensystem eingedrungen ist, und ein echter Komet mit Koma und Schweifen. Seine offene, hyperbolische Bahn bedeutet, dass er nie zurückkehren wird. Bei seiner größten Annäherung an die Sonne passierte er den Bereich zwischen den Umlaufbahnen von Erde und Mars und kam der Erde nie nahe.

Enthält 3I/ATLAS Wasser?

Ja. Webb hat in seiner Koma Wasserdampf und Wassereis nachgewiesen. Zudem ist er ungewöhnlich reich an Kohlendioxid: Bei Webbs erstem Blick enthielt die Koma etwa achtmal mehr Kohlendioxid als Wasser – eines der höchsten jemals bei einem Kometen gemessenen Verhältnisse.

Was sind transneptunische Objekte?

Es handelt sich um eisige Körper, die die Sonne jenseits des Neptun umkreisen, in mehr als etwa dem 30-Fachen der Entfernung zwischen Erde und Sonne; zu dieser Population gehört auch Pluto. Weil sie über Milliarden Jahre kalt geblieben sind, bewahren sie Hinweise darauf, wie die Planeten entstanden.

Wie alt ist 3I/ATLAS?

Das weiß niemand. Eine Studie schätzte anhand seiner Geschwindigkeit und Richtung, dass er zwischen 7,6 und 14 Milliarden Jahre alt ist, falls er aus der dicken Scheibe alter Sterne der Milchstraße stammt. Damit wäre er älter als das 4,6 Milliarden Jahre alte Sonnensystem. Diese Schätzung ist statistisch und keine Messung.

Wie es weitergeht

Der Komet wurde am 1. Juli 2025 vom ATLAS-Durchmusterungsteleskop in Río Hurtado, Chile, entdeckt. Webb beobachtete ihn am 6. August 2025, 22. Dezember 2025 und 1. April 2026 in Entfernungen von 3,3, 2,4 und 5,7 Mal dem Abstand Erde–Sonne zur Sonne. Seine größte Annäherung an die Sonne erfolgte am 29. Oktober 2025 in einer Entfernung des 1,36-Fachen dieses Abstands. Die Studie erschien am 26. Oktober 2026 in The Astrophysical Journal Letters und wurde von 15 Forschenden aus den Vereinigten Staaten und Europa unterzeichnet.

Weitere Webb-Beobachtungen von Kometen des Sonnensystems und neue interstellare Besucher werden prüfen, ob 3I/ATLAS typisch ist. Vom Vera C. Rubin Observatory, dessen zehnjährige Himmelsdurchmusterung im Juni 2026 begann, wird erwartet, dass es weitere solche Objekte entdeckt. Morgen jährt sich der Tag, an dem 3I/ATLAS die Sonne umrundete, zum ersten Mal, und der Komet ist bereits auf dem Weg zurück hinaus aus dem Sonnensystem. Das Eis, das er mit sich trägt, wirkt weniger fremdartig, als es zunächst schien.

Referenz: Protopapa et al., „JWST Reveals Refractory-rich Water Ice in Interstellar Comet 3I/ATLAS: Evidence for a Continuum of Grain Properties across Protoplanetary Disks“, The Astrophysical Journal Letters, 2026. DOI: 10.3847/2041-8213/aea60d

Schlagwörter: Astronomie, James Webb Space Telescope, 3I/ATLAS, transneptunische Objekte, interstellare Objekte, Kometen