La comète 3I/ATLAS est trois fois plus âgée que le Système solaire

La comète 3I/ATLAS, qui traverse à toute vitesse le Système solaire, est probablement bien plus veille que lui et ne ressemble à rien de ce qui a été observé auparavant dans notre coin d’Univers, selon une étude.

Rappelez-vous… le 1er juillet 2025, 3I/ATLAS est détectée. Cette comète était seulement le troisième objet interstellaire à jamais avoir été identifié par l’être humain; il est étranger à notre Système solaire et possède une origine extrêmement lointaine.

Sa luminosité inhabituelle a offert aux scientifiques l’opportunité inédite d’étudier un corps céleste provenant d’ailleurs dans notre galaxie, la Voie lactée.

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Selon une nouvelle étude publiée lundi dans Nature, cette comète pourrait être âgée de 10 à 12 milliards d’années, soit trois fois plus que le Système solaire dont la naissance remonterait à seulement 4,5 milliards d’années.

Cela en fait peut-être « le plus vieil objet jamais observé » autour de notre Soleil, souligne le principal auteur de l’étude Martin Cordiner, astrochimiste et planétologue à la NASA: « Nous n’avons jamais observé auparavant un objet tel que 3I/ATLAS ».

A noter que le Big Bang a, lui, eu lieu il y a 13,8 milliards d’années. 3I/ATLAS remonterait donc à une époque où le cosmos n’avait environ que 13% de son âge actuel. Des données qui donnent le vertige.

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Une composition chimique inhabituelle

Sa composition ne ressemble à aucune autre dans le Système solaire: ce corps de 2,6 km de diamètre se serait formé dans un système planétaire primordial, dont les conditions chimiques et physiques étaient bien différentes des nuages interstellaires et des disques protoplanétaires se trouvant autour d’étoiles naissantes relativement proches de nous.

La nouvelle recherche repose sur le rapport entre des éléments chimiques appelés isotopes, détecté grâce au télescope spatial James Webb et à l’observatoire ALMA au Chili. Ces mesures « révèlent une composition élémentaire différente de tout corps du Système solaire », indique l’étude.

>> La composition de 3I/ATLAS : L’instrument NIRSpec (spectrographe dans le proche infrarouge) embarqué à bord du télescope spatial James Webb permet de cartographier des signatures chimiques et moléculaires spécifiques. Ses trois images de la comète 3I/ATLAS mettent chacune en évidence une partie de la composition de la comète: eau (bleu), gaz carbonique (orange), monoxyde de carbone (rouge). [NASA, ESA, CSA, STScI – Martin Cordiner (CUA, NASA-GSFC); Image Processing: Alyssa Pagan (STScI)]

Par rapport aux comètes formées dans le Système solaire, 3I/ATLAS comporte trente fois plus de deutérium. Il s’agit d’un isotope de l’hydrogène, qui remplace celui-ci dans l’eau lourde (lire encadré).

« Une telle abondance d’eau lourde ne peut vraiment se produire, selon notre compréhension de l’astrochimie, que dans un environnement très froid », explique Martin Cordiner. Il aurait fallu que la comète soit exposée très longtemps à de la chaleur pour que sa glace d’eau lourde devienne de la glace d’eau semblable à celle que nous avons sur Terre.

>> La composition de 3I/ATLAS comparée à celle de comètes du Système solaire : Les mesures de certaines variétés d’éléments réalisées par NIRSpec du télescope James Webb montrent à quel point la comète interstellaire 3I/ATLAS diffère des comètes issues de notre propre Système solaire: elle possède des proportions étonnamment élevées d’hydrogène lourd et de carbone lourd. Les scientifiques ont mesuré le carbone 13, qui contient un neutron supplémentaire, par rapport au carbone 12, plus courant. Autre mesure, l’abondance de l’hydrogène lourd, c’est-à-dire un atome d’hydrogène comportant un neutron supplémentaire. [NASA, ESA, CSA – Martin Cordiner (CUA, NASA-GSFC), Leah Hustak (STScI)] Ejectée d’un système en formation

3I/ATLAS est donc vraisemblablement un des objets les plus froids jamais détectés dans notre système, les indices isotopiques suggérant qu’il s’est formé dans un environnement avoisinant les -243 degrés Celsius. Cet espace était aussi « moins riche en métaux, tout en étant plus fortement irradié par les rayons UV et les rayons cosmiques », ajoute l’astrophysicien.

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Cette visiteuse comporte également des molécules organiques: carbone, hydrogène, azote, oxygène et soufre. Ce qui signifie que l’endroit où s’est formée cette comète « possédait les éléments volatiles nécessaires à la vie telle que nous la connaissons », note Martin Cordiner.

Les scientifiques pensent que ces objets interstellaires se forment de la même manière que ceux qui naissent dans notre voisinage, en étant éjectés durant la formation violente d’une nouvelle planète. N’étant liée à aucune étoile, 3I/ATLAS a probablement passé des milliards d’années sur « d’immenses trajectoires inimaginables à travers notre galaxie », raconte Martin Cordiner.

Impossible de connaître la provenance exacte de cette comète dans la Voie lactée. Toutefois, compte tenu de son grand âge, les scientifiques n’excluent pas une origine intergalactique, soit dans une autre galaxie.

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Vestige du midi cosmique?

Les scientifiques ont également détecté une absence inhabituelle d’enrichissement chimique dans la comète, suggérant qu’elle s’est formée relativement près de zones de naissance d’étoiles. Ses ratios d’isotopes de carbone sont des indices sur la composition du nuage de gaz interstellaire présent sa naissance.

>> Exemple d’une pouponnière d’étoiles, celle de la nébuleuse d’Orion : Image composite de la région interne de la nébuleuse d’Orion prise par le JWST montrant le rayonnement infrarouge du gaz ionisé, des hydrocarbures, du gaz moléculaire, des poussières et de la lumière stellaire diffusée. [NASA/ESA/CSA – PDRs4All ERS Team/Salomé Fuenmayor]

Elle pourrait même être le « vestige » d’une ère appelée « midi cosmique » au cours de laquelle beaucoup d’étoiles sont apparues il y a environ 10 milliards d’années, précise l’astrophysicien.

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Deux autres objets interstellaires avaient été repérés auparavant, 1I/Oumuamua en 2017 et 2I/Borisov en 2019 (lire encadré). Mais aucun des deux n’était suffisamment lumineux pour permettre aux scientifiques de recueillir des données isotopiques.

Les astronomes sont enthousiastes car les résultats des observations menées sur la comète sont « sans précédent ». « Jusqu’à ces mesures, on ne pouvait que rêver » d’obtenir ce genre d’informations sur un objet interstellaire, souligne Darryl Seligman, de l’Université d’Etat du Michigan.

L’âge de la comète reste incertain, selon ce chercheur qui a travaillé sur 3I/ATLAS mais n’a pas participé à l’étude: « Il est raisonnable de parier qu’elle est plus vieille que quoi que ce soit dans le Système solaire », estime-t-il.

Stéphanie Jaquet et les agences