NASA heeft onlangs aangekondigd dat astronomen de James Webb-ruimtetelescoop hebben gebruikt om voor het eerst de ‘chemische vingerafdruk’ te verkrijgen van een komeet van buiten het zonnestelsel – 3I/ATLAS – in de midden-infraroodband, waaruit blijkt dat deze methaan en een grote hoeveelheid vluchtige stoffen zoals kooldioxide bevat, wat erop wijst dat deze interstellaire bezoeker mogelijk is geboren in een planetenstelsel dat compleet anders is dan het zonnestelsel.
3I/ATLAS is een zeldzame interstellaire komeet die niet zijn oorsprong vindt in het zonnestelsel, maar onze interstellaire omgeving binnendrong nadat hij zich had losgemaakt van planetenstelsels rond andere sterren. De Hubble-ruimtetelescoop maakte er al opnames van op 21 juli 2025, toen de komeet zich op een afstand van ongeveer 365 miljoen kilometer van de aarde bevond. De laatste waarnemingen met de Webb-telescoop hebben de gedetailleerde chemische samenstelling van het omringende gas in de midden-infraroodband verder onthuld.
Het onderzoeksteam gebruikte het midden-infraroodinstrument MIRI (Mid-Infrared Instrument), uitgerust met de Webb-telescoop, om twee trackingobservaties van 3I/ATLAS uit te voeren terwijl de komeet het perihelium passeerde en zich geleidelijk van de zon verwijderde. De eerste waarneming vond plaats op 15 en 16 december 2025, toen de komeet ongeveer 205 miljoen mijl (ongeveer 329 miljoen kilometer) van de zon verwijderd was; de tweede waarneming werd uitgevoerd op 27 december, toen het zich had verplaatst naar een positie van ongeveer 236 miljoen mijl (ongeveer 379 miljoen kilometer).
Uit de observatieresultaten blijkt dat dit de eerste keer is dat mensen rechtstreeks methaangas op een interstellair object hebben gedetecteerd. Methaan is een zeer vluchtige stof die snel verandert van vast ijs in gas, meestal bij een lichte temperatuurstijging. Het methaan dat dit keer werd gedetecteerd, verscheen nadat de komeet het perihelium was gepasseerd, wat erop wijst dat het methaan mogelijk lange tijd onder het oppervlak van de komeetkern heeft gelegen, afgeschermd door de buitenste laag materiaal, en niet is vervluchtigd en ontsnapt in de vroege verwarmingsfase.
Wetenschappers speculeren dat wanneer 3I/ATLAS de zon nadert, zonlicht het ijs in de diepere lagen van de kern van de komeet blijft verwarmen, waardoor het methaan dat voorheen in de komeet was gewikkeld en opgeslagen, vrijkomt en in de vorm van gas rond de komeet diffundeert. Verrassend genoeg is het methaan dat deze keer wordt gedetecteerd relatief overvloedig in vergelijking met waterdamp. Deze chemische verhouding is uiterst zeldzaam bij kometen in het zonnestelsel, wat het verschil in samenstelling tussen deze interstellaire komeet en lokale kometen benadrukt.
Naast methaan bevestigden MIRI-spectra ook dat het kooldioxidegehalte in 3I/ATLAS ook abnormaal hoog is. Deze komeet stoot een aanzienlijk hogere verhouding koolstofdioxide uit in verhouding tot water dan typische kometen uit het zonnestelsel. Gecombineerd met de ongebruikelijke hoeveelheden van twee vluchtige soorten, methaan en koolstofdioxide, is het onderzoeksteam van mening dat deze combinatie wijst op een formatieplaats die heel anders is dan de omgeving waarmee we bekend zijn in het vroege zonnestelsel.
Onderzoekers wezen erop dat het hoge gehalte aan methaan en koolstofdioxide in 3I/ATLAS een weerspiegeling zou kunnen zijn van het feit dat de temperatuur, de chemische samenstelling en de stralingsomstandigheden van de protoplanetaire schijf rond zijn moederster aanzienlijk verschillen van die in het zonnestelsel. Het kan zich bijvoorbeeld hebben gevormd in een kouder gebied dat rijk is aan bepaalde op koolstof gebaseerde moleculen, of het kan na de vorming verschillende migratie- en evolutieprocessen hebben ondergaan, waardoor chemische kenmerken in het ijs zijn ‘verzegeld’ die verschillen van die van kometen in het zonnestelsel.
Terwijl de komeet van de zon af bleef draaien, registreerde de Webb-telescoop een aanzienlijke afname van de gasuitstoot, vooral de meest significante afname van de productie van waterdamp. Het wetenschappelijke onderzoeksteam legde uit dat dit fenomeen in lijn is met de algemene verwachtingen van het fysieke proces van kometen: hoe verder een komeet van de zon verwijderd is, hoe minder warmte hij ontvangt, en de sublimatie-efficiëntie van oppervlakte- en interne ijslichamen neemt af, waardoor de gasafgiftesnelheid van verschillende vluchtige stoffen zal afnemen.
Waterijs is minder vluchtig dan methaan en koolstofdioxide, dus wanneer de komeet zich van de zon verwijdert en de temperatuur blijft dalen, zal de productie van waterdamp de eerste zijn die een scherpe daling vertoont. Deze verandering biedt wetenschappers een dynamisch perspectief om het vrijgavegedrag van verschillende vluchtige stoffen op verschillende locaties in de baan van de komeet te observeren, waardoor de samenstelling en structuur van verschillende niveaus binnen de komeetkern wordt beperkt.
Op technisch niveau was deze waarneming gebaseerd op de Medium Resolution Spectrometer (Medium Resolution Spectrometer) in MIRI. Het instrument kan midden-infraroodlicht opsplitsen in verschillende golflengten en tegelijkertijd spectrale gegevens verzamelen op verschillende locaties in een klein hemelgebied in de vorm van een "Integral Field Unit". Op deze manier kunnen wetenschappers zowel de specifieke gassamenstellingen rond de kern van de komeet identificeren als de ruimtelijke verdeling van deze gassen in de coma in kaart brengen.
Uit beeldanalyse blijkt dat de waterdamp zich tot ver buiten de komeetkern zelf verspreidt, omdat een aanzienlijke hoeveelheid water vrijkomt wanneer ijzige deeltjes in de coma worden verwarmd. Daarentegen zijn koolstofdioxide en methaan meer geconcentreerd nabij de komeetkern, wat erop wijst dat ze voornamelijk rechtstreeks afkomstig zijn van de sublimatie van de ijslaag in de komeetkern. Door de ruimtelijke verdeling van verschillende soorten gassen te vergelijken, kon het onderzoeksteam de bronnen en vervluchtigingsmechanismen van materialen in elke laag binnen 3I/ATLAS nauwkeuriger karakteriseren.
Astronomen wijzen erop dat elke interstellaire komeet een ‘chemisch monster’ is van een buitenaards planetenstelsel, dat mensen kan helpen de planeetvormingsomgevingen van verschillende sterrenstelsels te vergelijken. De waarnemingsresultaten van 3I/ATLAS laten zien dat er rijke en diverse planetaire systemen en chemische typen van kleine astronomische lichamen in het universum zijn, en dat het zonnestelsel slechts één mogelijkheid is. Naarmate apparatuur zoals de Webb-telescoop blijft functioneren, wordt verwacht dat gedetailleerde observaties van meer interstellaire bezoekers in de toekomst de vormingsomstandigheden en evolutietrajecten van ijzige objecten in andere planetaire systemen verder zullen onthullen.
Relevante onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in "The Astrophysical Journal Letters", met de titel "The Volatile Inventory of 3I/ATLAS as Seen with JWST/MIRI". Het auteursteam bestaat uit Matthew Belyakov, Ian Wong, Bryce T. Bolin, M. Ryleigh Davis, Steven J. Bromley, Carey M. Lisse en Michael E. Brown. Het artikel werd officieel gepubliceerd op 8 april 2026.