En analysant des données d’observation du télescope spatial James Webb et du Vaste Réseau d’Antennes Millimétriques de l’Atacama (ALMA) de la comète interstellaire 3I/ATLAS, des chercheurs ont découvert qu’elle pourrait provenir d’un ancien et lointain système planétaire qui se serait formé il y a environ 12 milliards d’années. Ses signatures isotopiques indiqueraient une période de l’Univers où la formation d’étoiles était à son apogée et que son système d’origine était niché à l’intérieur d’un nuage de matière extrêmement froid et dense.
Découverte en juillet 2025, 3I/ATLAS est le troisième objet interstellaire confirmé à avoir traversé le Système solaire interne. Sa dénomination provient de son statut de troisième comète interstellaire confirmée et de l’Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ATLAS), le télescope qui l’a détectée pour la première fois. Elle a commencé à s’éloigner du Soleil en décembre de la même année, permettant aux astronomes de pointer plusieurs télescopes vers elle et de l’étudier plus en détail.
Son passage près du Soleil l’avait alors suffisamment réchauffée pour qu’elle forme une coma, une enveloppe diffuse de gaz et de poussières typique des comètes, offrant aux astronomes une rare occasion d’analyser sa composition chimique. Les estimations préliminaires basées sur sa vitesse suggéraient que son âge est compris entre 3 et 10 milliards d’années.
Cependant, malgré les observations détaillées, son âge précis, sa trajectoire, sa composition ainsi que son origine demeuraient jusqu’ici incertains. Une étude publiée hier (22 juin) dans la revue Nature apporte pour la première fois des informations précises sur les conditions physiques et chimiques de sa formation, ainsi que sur son origine probable.
Des signatures isotopiques qui remontent aux débuts de l’Univers
L’équipe de l’étude a réservé le JWST pour étudier la comète en sollicitant une autorisation spéciale à l’occasion de son passage dans notre Système solaire. Le programme d’observation en cours du télescope a donc été temporairement suspendu pour orienter le NIRSpec, son spectrographe proche infrarouge, spécifiquement vers la comète. Les données ont été croisées avec celles obtenues avec ALMA.
« C’était une occasion unique d’étudier un objet ancien provenant d’une galaxie lointaine, probablement antérieur à notre Soleil et à notre système solaire », explique dans un communiqué Martin Cordiner, astrochimiste au Centre de vol spatial Goddard de la NASA et auteur principal de l’étude. « D’une part, nous obtenons un aperçu direct de cette époque et de ce lieu reculés, et d’autre part, nous apprenons à quel point notre propre système solaire est peut-être exceptionnel. »
Les données ont révélé un rapport deutérium/hydrogène (D/H) dans l’eau exceptionnellement élevé, près de 30 fois supérieur à celui observé dans les comètes du Système solaire. D’après l’équipe, cela suggère que 3I/ATLAS pourrait provenir d’un système planétaire extrêmement froid et beaucoup plus ancien que notre Système solaire. Les matériaux qui composent 3I/ATLAS auraient probablement été exposés à un rayonnement intense, sans toutefois subir un réchauffement suffisamment prolongé pour former de la glace d’eau comme celle que nous connaissons sur Terre.
Les chercheurs ont utilisé l’instrument NIRSpec (spectrographe proche infrarouge) du télescope spatial James Webb de la NASA pour cartographier les contenus chimiques spécifiques de la comète 3I/ATLAS alors qu’elle s’éloignait du Soleil. © NASA, ESA, CSA, STScI, Martin Cordiner (CUA, NASA-GSFC) ; Traitement d’image : Alyssa Pagan (STScI)
Les données indiquent également que le rapport carbone 12/carbone 13 est exceptionnellement élevé. Cela correspondrait à l’hypothèse d’une origine très ancienne, car les systèmes stellaires s’enrichissent en carbone 13 au fil du temps, à mesure que des générations d’étoiles naissent et meurent dans la galaxie. Notre Système solaire possédait déjà des concentrations élevées de carbone 13 il y a 4,5 milliards d’années.
D’après les estimations des chercheurs, 3I/ATLAS aurait pu se former il y a 10 à 12 milliards d’années, une période précoce de l’Univers où la formation d’étoiles était à son apogée. Les matériaux à l’origine de 3I/ATLAS se seraient formés dans un environnement extrêmement froid (des températures avoisinant -243 °C) et dense.
Ces graphiques mettent en évidence la différence significative de composition entre la comète interstellaire 3I/ATLAS et les comètes originaires de notre Système solaire. Ces données très précises aident les chercheurs à reconstituer le système planétaire originel de la comète. © NASA, ESA, CSA, Martin Cordiner (CUA, NASA-GSFC), Leah Hustak (STScI)
D’après Stefanie Milam, du Centre Goddard de la NASA et co-auteure de l’étude : « Pour nous, scientifiques, la découverte de ces isotopes rares est fascinante, mais l’enjeu plus vaste réside dans l’étude des possibilités de chimie prébiotique ailleurs dans la galaxie. »
« Jusqu’à présent, nous ne connaissons qu’un seul endroit dans l’immensité du cosmos où des éléments chimiques ont permis l’apparition de la vie : notre système solaire, notre Terre. L’analyse de ces objets interstellaires représente une avancée majeure pour comprendre la fréquence, ou la rareté, des conditions nécessaires à l’évolution de la vie dans l’Univers », conclut-elle.
