VLT（超大型望遠鏡）は、3I/ATLASのこれまでで最も詳細な化学的肖像を提供した。3I/ATLASは、太陽系を通過する3番目に知られた恒星間天体である。ESPRESSO装置を用いた23夜にわたる高分解能分光観測により、天文学者たちは彗星のガス放出を、太陽に最も接近する前から2.45天文単位彼方まで追跡した。
Astronomy & Astrophysicsに受理されたこの研究は、恒星間訪問者を特徴づけるシリーズの3番目である。Baltasar LucoとThomas H. Puziaが率いるチームは、ESPRESSOを使用し、約14万のスペクトル分解能で、彗星の近日点通過にわたって複数の分子種からの輝線を測定した。
CO2に富み、太陽近くで変化する彗星
最も顕著な発見は、彗星の化学的行動の変化である。大きな太陽距離では、3I/ATLASはCO2が支配的なコマを示す。太陽に近づき温度が上昇するにつれて、化学組成は徐々に水による脱ガスへと移行した。
CO2/H2O比は、彗星の揮発性組成の重要な指標であり、観測期間中に約0.06から1.06までの広い範囲にわたった。これらの値は、以前の恒星間彗星2I/Borisovで測定された値と同等であり、Subaru/HDSおよびSPHEREx宇宙望遠鏡の観測と一致する。
チームは、公開されているPythonパッケージCometSpecを用いて、B2Sigma+ – X2Sigma+分子バンドをフィッティングすることにより、シアノゲン（CN）の生成率を測定した。近日点前のべき乗則指数は、太陽系彗星で観測された範囲内にあり、3I/ATLASの脱ガス挙動が、我々の近隣で生まれた彗星と根本的に異なるものではないことを示唆している。
禁制酸素と遅延昇華
コマ内の準安定原子酸素に由来する禁制酸素輝線は、明白な非対称性を明らかにした。緑/赤（G/R）フラックス比は、2.4 AUで約0.42から近日点付近で約0.114に減少した。非対称区分的酸素フィットは対称モデルよりも強く支持され、核が温まるにつれて水氷の遅延昇華を予測する熱慣性モデルと一致する。
この遅延昇華パターンは太陽系彗星では既知の現象であり、3I/ATLASの核は、恒星間起源にもかかわらず、局所的な彗星と基本的な物理的特性を共有していることを示唆している。
鉄、ニッケル、そして拡大する化学インベントリ
VLT/ESPRESSO観測はまた、彗星のコマ内で原子状ニッケル（NiI）と鉄（FeI）を検出し、恒星間天体で同定された重元素のインベントリを拡大した。近日点後の生成率は、C2とCHの2つの追加の炭素含有種について測定され、彗星の全体的な炭素化学の制約に役立つ。
著者らは、CN測定の残差にかなりのばらつきが見られることを指摘しており、これは系統的な効果またはコマ内の物理的要因による可能性がある。現在の観測頻度では両方の可能性を区別できず、将来の恒星間訪問者のさらに頻繁な監視の必要性を示している。
次なる恒星間天体への枠組み
科学的成果と並んで、チームは彗星スペクトルの柔軟な蛍光モデリングのための公開PythonパッケージCometSpecをリリースした。観測データも公開されており、将来の恒星間天体監視キャンペーンのための経験的参照と方法論的枠組みの両方を提供している。
歴史上確認された恒星間天体はわずか3つであり、すべての新しいデータが貴重である。2025年7月に発見された3I/ATLASは、日本のXRM衛星によるX線からALMAによる電波まで、電磁スペクトル全体にわたって集中的に研究されてきた。VLT/ESPRESSO観測は、次なる恒星間彗星または専用の迎撃ミッションのための将来の監視キャンペーンの設計に役立つ重要な化学的詳細を追加するものである。
雅子 訳