Une équipe internationale impliquant l'Université d'Édimbourg, l'Université de Liège, l'Observatoire européen austral (ESO) et plusieurs institutions partenaires a mesuré, pour la première fois, la composition isotopique de la comète interstellaire 3I/ATLAS. L'équipe scientifique, notamment des chercheurs de l'Institut de recherches STAR de l'ULiège, s'est appuyée sur une expertise développée depuis plus de vingt ans à Liège dans ce type de mesure. Les résultats font l'objet d'une publication dans la revue Nature Astronomy.
L
es comètes interstellaires sont des objets glacés formés autour d’une étoile autre que le Soleil, qui peuvent parfois tarverser notre système solaire. « Ce sont en quelque sorte les « fossiles » d’un processus de formation planétaire qui s’est déroulé très loin de nous, mais que nous avons la chance d’étudier de beaucoup plus près », explique l’astronome Cyrielle Opitom, chercheuse à l’université d’Édimbourg, au Royaume-Uni. 3I/ATLAS est seulement le troisième objet interstellaire jamais découvert, après 1I/‘Oumuamua et 2I/Borisov. Il a été repéré alors qu’il s’approchait du Soleil, passant suffisamment de temps dans notre système solaire pour que les astronomes puissent l’étudier en détail. Alors qu’il avait été difficile de déterminer la composition des deux premiers objets interstellaires (les astronomes n’avaient pas détecté de gaz dans le premier et le second était trop faible), cela n’a pas été le cas pour 3I/ATLAS. Grâce à la luminosité sans précédent de l’objet, l’équipe a pu mesurer les rapports isotopiques de la comète, les quantités relatives des différentes formes d’un même élément.
C'est à l’aide de l’instrument UVES installé sur le VLT de l’ESO, que l'équipe enmenée par Cyrielle Opitom de l'Université d'Edimbourg, en collaboration avec les astronomes Jean Manfroid, Damien Hutsemékers et Emmanuel Jehin de l’ULiège, a mesuré les rapports isotopiques du carbone et de l’azote dans les molécules de cyanure présentes dans le gaz entourant la comète. "On sait que ces rapports constituent un bon indicateur de l’origine d’une comète, car ils sont très sensibles aux conditions physiques de l’environnement de formation et ne devraient pas beaucoup évoluer au fur et à mesure que la comète traverse l’espace", explique Emmanuel Jehin, Directeur de recherches FNRS et responsable du groupe COMETA à l’Université de Liège. "Les astronomes liégeois se consacrent depuis plusieurs décennies à cette quête très difficile consistant à mesurer les isotopes rares dans les comètes du système solaire, et cette fois-ci, il s’agissait d’une comète très particulière !"
"Contrairement aux comètes de notre système solaire, ce visiteur interstellaire présente des rapports isotopiques de carbone et d’azote inhabituellement élevés", explique Krishnakumar Aravind, chercheur à l’université de Liège et coauteur de la nouvelle étude. Une étude similaire menée par Martin Cordiner au Goddard Space Flight Center de la NASA, aux États-Unis, et publiée à la fin du mois de juin dans la revue Nature, a mis en évidence un rapport isotopique du carbone similaire, ainsi que des niveaux élevés de deutérium, également appelé hydrogène lourd. Cette étude s’est appuyée sur des données du télescope spatial James Webb, un projet conjoint des agences spatiales américaine, européenne et canadienne.
Dans l’ensemble, les résultats de l’équipe indiquent que la comète s’est probablement formée dans les régions extérieures autour d’une vieille étoile à "faible métallicité". Une étoile à faible métallicité est une étoile dont la composition contient peu d’éléments plus lourds que l’hélium ; on pense qu’elle s’est formée à une époque où l’Univers était beaucoup plus jeune - et moins riche sur le plan chimique - qu’il ne l’est aujourd’hui. L’équipe soupçonne donc que 3I/ATLAS trouve son origine autour d’une étoile bien plus ancienne que le Soleil. « 3I/ATLAS offre une occasion vraiment passionnante d’étudier la composition d’un autre système planétaire, qui s’est formé bien avant même que notre Soleil et notre système solaire n’existent », explique la co-auteure Rosemary Dorsey, chercheuse à l’université d’Helsinki, en Finlande. Il se pourrait donc, selon les résultats des études menées par les différentes équipes qu'3I/ATLAS puisse être deux fois plus ancienne que le Soleil.
Le futur Extremely Large Telescope (ELT) de l’ESO permettra d’effectuer des mesures similaires sur de futurs objets interstellaires, y compris ceux moins lumineux que 3I/ATLAS. « Le domaine des objets interstellaires est encore très récent, et nous ne savons pas vraiment à quoi nous attendre. Chaque fois qu’un nouvel objet est découvert, nous avons de nouvelles surprises », conclut Cyrielle Opitom.
C. Opitom, J. Manfroid, D. Hutsemékers, E. Jehin, M. M. Knight, K. Aravind, L. Ferellec, D. Bodewits, V. V. Guzmán, M. Cordiner, R. C. Dorsey, F. La Forgia, M. Lippi, B. P. Murphy, C. Snodgrass & M. Bannister, High nitrogen and carbon isotopic ratios in the interstellar comet 3I/ATLAS, Nature Astronomy, 6 july 2026. doi.org/10.1038/s41550-026-02921-7
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