Kometa 3I/ATLAS zniknie na zawsze. Co udało się finalnie ustalić?

Siedemnaście misji kosmicznych i dziesiątki teleskopów naziemnych dostarczyły danych, które prawdopodobnie trafią do przyszłych podręczników. Co ustaliliśmy o przybyszu spoza naszego systemu planetarnego?

Wczoraj kometa minęła Ziemię w odległości 269 mln kilometrów – teraz, z naszej perspektywy, 3I/ATLAS powoli odlatuje w międzygwiezdną ciemność. Zanim jednak zniknie z pola widzenia astronomów to ostatnia fala obserwacji – od rentgenowskich, przez ultrafioletowe, po dane z sond mijających ją w locie – odsłania obraz obiektu, który bardziej prowokuje pytania, niż daje odpowiedzi.

Gdy cały świat patrzy w jedno miejsce

Odkrycie 3I/ATLAS przez teleskop ATLAS w Rio Hurtado w Chile było jednym z tych momentów, które astronomowie zapamiętują na lata. Obiekt wpadł do Układu Słonecznego z prędkością 61 km/s, szybciej niż jakikolwiek poprzedni międzygwiezdny gość. Nic dziwnego, iż natychmiast przyciągnął uwagę naukowców z całego świata.

W miarę jak kometa zbliżała się do Słońca obserwatoria nie rywalizowały ze sobą o pierwszeństwo odkryć. Zamiast tego powstała globalna, spontaniczna koalicja, której jedynym celem było zrozumienie natury tego niezwykłego obiektu. Od sierpnia do listopada 2025 r. trwał prawdziwy maraton obserwacyjny:

• James Webb Space Telescope prowadził spektroskopię w bliskiej podczerwieni.
• Hubble rejestrował emisje ultrafioletowe.
• XMM-Newton czekał, aż kometa wyłoni się zza Słońca, by rozpocząć pomiary rentgenowskie.
• XRISM, japońsko-amerykański satelita rentgenowski, przygotowywał się do wykonania czegoś, czego nie dokonał nikt wcześniej.
• A w tle pracowały Parker Solar Probe, Europa Clipper, SOHO, Solar Orbiter i kilkanaście innych platform, zbierając dane z całego spektrum elektromagnetycznego.

Efekt? Najbardziej kompletny, wielowarstwowy portret obiektu międzygwiezdnego w historii astronomii.

Rentgenowska niespodzianka. Promienie X z innego układu planetarnego

Zdjęcie rentgenowskie 3I/ATLAS wykonane przez XMM-Newton

Jednym z największych zaskoczeń okazały się obserwacje rentgenowskie. 3 grudnia teleskop XMM-Newton przez 20 godzin monitorował kometę z odległości ok. 283 mln km. Jego instrument EPIC-pn – jedna z najczulszych kamer rentgenowskich, jakie kiedykolwiek wysłano w kosmos – zarejestrował wyraźne świecenie w niskich energiach promieniowania X.

Mechanizm tego zjawiska jest znany z komet pochodzących z naszego Układu Słonecznego. Gdy wiatr słoneczny – strumień naładowanych cząstek – zderza się z neutralnymi atomami w otoczce komety to dochodzi do tzw. wymiany ładunku, która generuje promienie X.

Ale po raz pierwszy w historii zaobserwowaliśmy ten proces u obiektu międzygwiezdnego.

Równolegle swoje pomiary prowadził satelita XRISM. Między 26 a 28 listopada przeskanował gigantyczny obszar o szerokości trzech milionów kilometrów – mniej więcej połowę średnicy Słońca widzianego z Ziemi. Wynik? Pierwsze w historii spektrum rentgenowskie obiektu spoza Układu Słonecznego.

Zdjęcie rentgenowskie 3I/ATLAS wykonane przez kamerę rentgenowską Xtend na pokładzie obserwatorium XRISM. Zdjęcie obejmuje pole widzenia o szerokości około 3 mln km i ukazuje słabą emisję promieniowania rentgenowskiego sięgającą do 400 tys. km od obiektu

Analiza wykazała obecność charakterystycznych linii emisyjnych węgla, azotu i tlenu – klasycznych sygnatur procesu charge exchange. Zaskoczył jednak rozmiar halo rentgenowskiego: aż 400 tys. km. To ogromna wartość jak na obiekt o jądrze mniejszym niż kilometr.

Promienie X okazały się kluczem do informacji, których nie da się uzyskać w świetle widzialnym czy UV. Rentgeny są wyjątkowo czułe na gazy takie jak wodór i azot – praktycznie niewidoczne dla instrumentów optycznych.

Europa Clipper i ultrafiolet. Widok, jakiego nie miał nikt

Gdy w październiku i listopadzie kometa znalazła się zbyt blisko Słońca by obserwować ją z Ziemi to niespodziewanie idealną pozycję zajęła sonda Europa Clipper, lecąca w stronę Jowisza.

3I/ATLAS widoczna jest na zdjęciu kompozytowym wykonanym przez Europa Ultraviolet Spectrograph zainstalowany na pokładzie sondy Europa Clipper, z odległości około 164 mln km

6 listopada jej instrument UVS (Ultraviolet Spectrograph) przeprowadził siedmiogodzinną obserwację z odległości 164 mln km. Co najważniejsze – sonda znajdowała się po stronie komety przeciwnej do Słońca, co dało astronomom pierwszy w historii widok na podwójne ogony komety od strony cienia.

Komety mają dwa ogony:

• pyłowy, odbijający światło słoneczne,
• plazmowy, tworzony przez jony porywane przez wiatr słoneczny.

Europa Clipper zarejestrowała sygnatury wodoru, tlenu i pyłu – a to oznacza jedno: kometa tuż po przejściu przez peryhelium (29 października) przechodziła okres gwałtownego wyrzutu gazu. Instrument zaprojektowany do badania księżyca Europy w jednej chwili stał się narzędziem do analizy obiektu międzygwiezdnego.

JWST i zagadka dwutlenku węgla

To właśnie obserwacje Jamesa Webba z sierpnia zapoczątkowały cały naukowy szum wokół 3I/ATLAS. Instrument NIRSpec wykonał wtedy spektroskopię bliskiej podczerwieni, a wyniki okazały się sensacyjne.

Kometa była nadzwyczaj bogata w dwutlenek węgla. Stosunek CO₂ do wody wynosił 8:1 – wartości niespotykane wśród komet Układu Słonecznego, które zwykle mają proporcje bliskie 1:1 lub niższe. A mówimy o obiekcie znajdującym się wtedy ponad 280 mln km od Słońca, gdzie aktywność kometarna powinna być minimalna.

JWST zmierzył tempo emisji gazów:

• CO₂: 129 kg/s
• H₂O: 6,6 kg/s
• CO: 14 kg/s
• OCS: 0,43 kg/s

129 kilogramów dwutlenku węgla na sekundę – z obiektu mniejszego niż kilometr – to wartości, które trudno porównać z czymkolwiek innym. To jak miniaturowa, nieustannie pracująca elektrownia termodynamiczna.

Widmo bliskiej podczerwieni 3I/ATLAS zmierzone przez instrument NIRSpec na JWST. Przedstawia jasność 3I/ATLAS (oś pionowa) w funkcji długości fali światła (oś pozioma). Gazy tworzące 3I/ATLAS (H2O, CO2 i CO) można zaobserwować jako piki emisyjne, oznaczone odpowiednimi nazwami

Skąd ta anomalia? Naukowcy rozważają dwa scenariusze:

1. Kometa mogła powstać w zimnych rejonach dysku protoplanetarnego swojej macierzystej gwiazdy – poza linią mrozu CO₂, gdzie dwutlenek węgla zamarza w lód.
2. Możliwe, iż wody jest więcej, niż widzi JWST, ale ukrywa ją nieprzepuszczalna warstwa powierzchniowa. W takim przypadku CO₂ ulatnia się łatwo, a woda pozostaje uwięziona pod skorupą.

Zespół kierowany przez Martina A. Cordinera z NASA liczy, iż kolejne obserwacje JWST – jeżeli uda się je przeprowadzić w grudniu – pomogą rozstrzygnąć, który scenariusz jest bliższy prawdy.

Przyspieszenie bez grawitacji. Najdziwniejsza zagadka 3I/ATLAS

Jednym z najbardziej intrygujących elementów historii 3I/ATLAS jest jej przyspieszenie niegrawitacyjne – subtelny, ale wyraźny efekt, który pojawił się w danych orbitograficznych na miesiąc przed peryhelium. Wartość maksymalna wyniosła (89,3 ą 4,6) × 10⁻⁹ AU/dzień².

Dla większości ludzi to tylko ciąg cyfr. Dla fizyków – sygnał alarmowy. Oznacza bowiem, iż kometa poruszała się szybciej, niż wynikałoby to z samej grawitacji Słońca. Coś ją pchało.

W przypadku komet Układu Słonecznego odpowiedź jest prosta: sublimacja lodów. Gdy lotne substancje – głównie woda, CO i CO₂ – przechodzą w gaz to strumień cząsteczek działa jak miniaturowy silnik rakietowy. To zjawisko jest dobrze opisane i przewidywalne.

Ale 3I/ATLAS nie jest zwykłą kometą.

CO kontra CO₂. Termodynamiczna łamigłówka

W listopadzie w serwisie arXiv pojawiła się praca, która próbowała rozwiązać tę zagadkę. Zespół badaczy zasymulował fizykę termiczną jądra komety sprawdzając, czy klasyczne modele sublimacji mogą wyjaśnić obserwowane przyspieszenie.

Wynik był zaskakująco normalny:

tak, zwykłe wydzielanie gazu – ale głównie tlenku węgla (CO) – wystarcza, by uzyskać obserwowane przyspieszenie, o ile jądro ma średnicę 0,5-3 km i aktywność skupioną w kilku regionach powierzchni.

Jednocześnie badacze wykazali, że:

• CO₂ nie jest w stanie wygenerować tak dużej siły odrzutu,
• jego sublimacja jest zbyt powolna i zbyt słabo napędzająca,
• aby wyjaśnić dynamikę komety, potrzebne jest CO, nie CO₂.

I tu pojawia się paradoks:

JWST wykazał stosunek CO₂:H₂O na poziomie 8:1, a CO – choć obecne – nie dominuje w danych spektroskopowych.

Jak to pogodzić?

Jedna z hipotez mówi, iż produkcja CO mogła gwałtownie wzrosnąć w miarę zbliżania się komety do Słońca. W sierpniu, gdy obserwował ją JWST, była jeszcze daleko. W październiku i listopadzie – już w rejonie, gdzie CO zaczyna intensywnie sublimować.

To scenariusz fizycznie sensowny, ale trudny do potwierdzenia przy obecnym zestawie danych.

Parker Solar Probe i Hubble. Obserwacje z dwóch epok technologii

W tle spektakularnych obserwacji rentgenowskich i podczerwonych pracowały także instrumenty, które rzadko kojarzymy z badaniem komet międzygwiezdnych.

Między 18 października a 5 listopada sonda NASA Parker Solar Probe wykonała serię obserwacji dzięki instrumentu WISPR. Znajdowała się wtedy 172–195 mln mil od komety, rejestrując jej ruch na tle gwiazd. Choć WISPR nie dostarcza spektroskopii to jego dane są najważniejsze dla precyzyjnego wyznaczania trajektorii – a to fundament do zrozumienia skąd kometa przybyła i dokąd zmierza.

3I/ATLAS sfotografowany przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a

Hubble, mimo wieku, pozostaje jednym z najważniejszych narzędzi astronomii. W lipcu dostarczył obrazy, które ograniczyły średnicę jądra do poniżej 5,6 km. Jeszcze ważniejsze były jednak obserwacje ultrafioletowe, ujawniające obecność wodoru, tlenu i rodników OH – kluczowych produktów rozpadu wody. 30 listopada teleskop ponownie skierował się na 3I/ATLAS, a dane z tej sesji będą analizowane przez wiele miesięcy.

Multi-wavelength astronomy. Dlaczego potrzebowaliśmy całej floty teleskopów

Historia 3I/ATLAS to podręcznikowy przykład tego jak wygląda współczesna astronomia. Żaden teleskop – choćby JWST – nie byłby w stanie samodzielnie zbudować pełnego obrazu komety.

Każde obserwatorium wnosiło inną część układanki:

• JWST – skład chemiczny w podczerwieni,
• Hubble – struktura jądra i sygnatury UV,
• XMM-Newton i XRISM – halo rentgenowskie i charge exchange,
• Europa Clipper – unikalny widok ogonów w ultrafiolecie,
• VLT – metale i związki egzotyczne,
• Parker Solar Probe – precyzyjna trajektoria i dynamika.

To kwintesencja astronomii wielozakresowej: każdy instrument widzi inną warstwę rzeczywistości, a dopiero ich połączenie daje pełny obraz.

Kometa gwałtownie słabnie. 19 grudnia jej jasność wynosiła ok. 11,5 magnitudo, a w kolejnych tygodniach spadnie jeszcze bardziej. W marcu minie Jowisza w odległości 0,358 AU – być może ostatnia sonda zdoła ją wtedy uchwycić.

Potem 3I/ATLAS odejdzie w ciemność, znikając na zawsze.

Przez następne miesiące i lata naukowcy będą analizować petabajty danych próbując odpowiedzieć na pytania, które kometa po sobie zostawiła. Niektóre zagadki rozwiążemy. Inne – jak jej wiek, pochodzenie czy nietypowa chemia – mogą pozostać tajemnicą na zawsze. A to właśnie jest najpiękniejsze w astronomii – świadomość, iż wszechświat zawsze potrafi nas zaskoczyć.