GARCHING: Erst dreimal fanden Fachleute in unserem Sonnensystem interstellare Kometen und Asteroiden. Nur bei einem davon konnten sie beobachten, woraus er besteht. Daraus leiten sie ein sehr hohes Alter ab.

Der vor einem Jahr entdeckte Komet 3l/Atlas stammt nicht nur aus einem anderen Planetensystem, sondern ist zudem mindestens doppelt so alt wie unsere Sonne. Das zeigen - unabhängig voneinander - Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop James Webb und dem Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte Eso in Chile. Der Komet müsse demnach in der Umgebung eines jungen Sterns einer früheren Generation entstanden sein, schreiben die Wissenschaftler in den Fachblättern «Nature Astronomy» und «Nature».

«3l/Atlas bietet uns die aufregende Möglichkeit, die Zusammensetzung eines anderen Planetensystems zu untersuchen», erläutert Rosemary Dorsay von der Universität Helsinki, «und zwar eines, das sich lange vor unserer Sonne und unserem Sonnensystem gebildet hat».

Kometen sind Überreste aus der Entstehungszeit eines Planetensystems und bestehen aus Gesteinstrümmern, Eis und gefrorenen Gasen. Sie umrunden ihren Stern zumeist in großer Entfernung in den kühlen Außenbereichen eines Planetensystems. Durch Störungen können sie sich aber auch ihrem Stern auf einer langgestreckten Ellipse nähern - dann verdampfen Eis und gefrorene Gase und erzeugen den charakteristischen Kometenschweif.

Bisher erst drei solche Objekte bekannt

Nach der Entdeckung von 3l/Atlas zeigte sich, dass dieser Komet sich nicht wie andere auf einer geschlossenen Ellipse bewegt, sondern auf einer offenen Hyperbel: Er kann also nicht aus unserem Sonnensystem stammen, sondern ist aus dem interstellaren Raum eingedrungen - es ist ein Besucher aus einem anderen, fernen Planetensystem. Nach dem Asteroiden Oumuamua und dem Kometen Borisov ist es erst das dritte interstellare Objekt, das von Astronomen beim Durchqueren unseres Sonnensystems aufgespürt wurde.

Dank einer ausgedehnten, hellen Gashülle um den Kometen konnten Astronomen dieses Mal, im Gegensatz zu den beiden vorherigen Objekten, die Zusammensetzung des Himmelskörpers genauer untersuchen. Dabei zeigte sich, dass 3l/Atlas andere Isotopenverhältnisse aufweist als die Kometen unseres Sonnensystems, insbesondere bei den Elementen Kohlenstoff und Stickstoff.

Als Isotope bezeichnen Forscher Atome ein und desselben Elements, die unterschiedliche Atomgewichte besitzen. Alle Atomkerne eines Elements enthalten zwar die gleiche Anzahl an elektrisch positiv geladenen Protonen, können jedoch unterschiedlich viele elektrisch neutrale Neutronen enthalten und dadurch unterschiedlich schwer sein. Aus der relativen Häufigkeit von Isotopen lässt sich das Alter eines Objekts bestimmen.

Entstanden im jungen Kosmos

«Im Gegensatz zu Kometen unseres Sonnensystems enthält dieser interstellare Besucher ungewöhnlich wenig Isotope mit hohem Gewicht», berichtet Aravind Krishnakumar von der Universität Lüttich in Belgien. Der Komet müsse also, so folgern die Astronomen, in einer Umgebung mit weniger schweren Elementen entstanden sein als unser Sonnensystem.

Beim Urknall vor 13,8 Milliarden Jahren sind zunächst lediglich die leichten Elemente Wasserstoff, Helium und ein wenig Lithium entstanden. Alle anderen, schwereren Elemente haben sich erst durch Kernfusion in Sternen gebildet. Deshalb hat sich der Kosmos erst im Verlauf von Jahrmilliarden mit schwereren Elementen angereichert. Aus den bei 3l/Atlas gemessenen Häufigkeiten verschiedener Isotope konnten die Forscher deshalb das Alter des Kometen auf über neun Milliarden Jahren bestimmen.

Unsere Sonne und ihre Planeten sind mit 4,5 Milliarden Jahren nur halb so alt. Der Komet stammt also aus einem Planetensystem einer früheren Generation, die noch weniger schwere Elemente enthielt als die Generation, zu der unsere Sonne gehört. Mit dem im Bau befindlichen Extremely Large Telescope der Eso hoffen Astronomen schon in wenigen Jahren, viele weitere interstellare Asteroiden und Kometen untersuchen zu können - und so einen Einblick in die Entstehungsgeschichte von Planetensystemen zu unterschiedlichen Zeiten der kosmischen Entwicklung zu erhalten.