Le Very Large Telescope a livré le portrait chimique le plus détaillé à ce jour de 3I/ATLAS, seulement le troisième objet interstellaire connu à traverser le système solaire. Au cours de 23 nuits de spectroscopie à haute résolution avec l’instrument ESPRESSO, les astronomes ont suivi les émissions de gaz de la comète depuis avant son approche la plus proche du Soleil jusqu’à 2,45 unités astronomiques au-delà.
L’étude, acceptée pour publication dans Astronomy & Astrophysics, est la troisième d’une série caractérisant le visiteur interstellaire. Menée par Baltasar Luco et Thomas H. Puzia, l’équipe a utilisé ESPRESSO à un pouvoir de résolution spectrale d’environ 140 000 pour mesurer les raies d’émission de multiples espèces moléculaires lors du passage au périhélie de la comète.
Une comète riche en CO2 qui se transforme près du Soleil
La découverte la plus frappante est le changement de comportement chimique de la comète. À de grandes distances héliocentriques, 3I/ATLAS présente une chevelure dominée par le CO2. En s’approchant du Soleil et avec la hausse des températures, la chimie a évolué progressivement vers un dégazage dominé par l’eau.
Le rapport CO2/H2O, un indicateur clé de la composition volatile d’une comète, a couvert une large plage d’environ 0,06 à 1,06 sur la période d’observation. Ces valeurs sont comparables à celles mesurées pour la précédente comète interstellaire, 2I/Borisov, et cohérentes avec les observations de Subaru/HDS et du télescope spatial SPHEREx.
L’équipe a mesuré les taux de production de cyanogène (CN) en ajustant la bande moléculaire B2Sigma+ – X2Sigma+ à l’aide d’un package Python accessible au public appelé CometSpec. L’indice de loi de puissance avant périhélie se situait dans la plage observée pour les comètes du système solaire, suggérant que le comportement de dégazage de 3I/ATLAS n’est pas fondamentalement différent de celui des comètes nées dans notre propre voisinage.
Oxygène interdit et sublimation retardée
Les raies d’émission de l’oxygène interdit, qui proviennent de l’oxygène atomique métastable dans la chevelure, ont révélé une asymétrie indéniable. Le rapport de flux vert/rouge (G/R) a diminué d’environ 0,42 à 2,4 UA à environ 0,114 près du périhélie. Un ajustement asymétrique par morceaux de l’oxygène a été fortement préféré à un modèle symétrique, cohérent avec les modèles d’inertie thermique qui prédisent une sublimation retardée de la glace d’eau à mesure que le noyau se réchauffe.
Ce modèle de sublimation retardée est un phénomène connu dans les comètes du système solaire et suggère que le noyau de 3I/ATLAS, malgré son origine interstellaire, partage des propriétés physiques fondamentales avec les comètes locales.
Fer, nickel et un inventaire chimique croissant
Les observations du VLT/ESPRESSO ont également détecté du nickel atomique (NiI) et du fer (FeI) dans la chevelure de la comète, s’ajoutant à l’inventaire croissant d’éléments lourds identifiés dans les objets interstellaires. Les taux de production après périhélie ont été mesurés pour C2 et CH, deux espèces carbonées supplémentaires qui aident à contraindre la chimie globale du carbone de la comète.
Les auteurs notent que les résidus dans leurs mesures de CN présentent une dispersion substantielle, qui pourrait être due à des effets systématiques ou à des facteurs physiques dans la chevelure. La cadence d’observation actuelle ne permet pas de distinguer les deux possibilités, soulignant la nécessité d’une surveillance encore plus fréquente des futurs visiteurs interstellaires.
Un cadre pour le prochain objet interstellaire
Parallèlement aux résultats scientifiques, l’équipe a publié CometSpec, un package Python accessible au public pour la modélisation flexible de la fluorescence des spectres cométaires. Les données d’observation réduites sont également accessibles au public, fournissant à la fois une référence empirique et un cadre méthodologique pour les futures campagnes de surveillance des objets interstellaires.
Avec seulement trois objets interstellaires confirmés dans l’histoire, chaque nouvelle donnée est précieuse. 3I/ATLAS, découverte en juillet 2025, a été étudiée de manière intensive sur l’ensemble du spectre électromagnétique, des rayons X avec le satellite XRM du Japon à la radio avec ALMA. Les observations du VLT/ESPRESSO ajoutent des détails chimiques essentiels qui éclaireront la conception des futures campagnes de surveillance, que ce soit pour la prochaine comète interstellaire ou pour une mission d’interception dédiée.
Traduit par Lydie