3I/ATLAS zeigt beispiellose negative Polarisation im Gegensatz zu allen bekannten Kometen oder Asteroiden
Erste polarimetrische Beobachtungen zeigen, dass der interstellare Komet 3I/ATLAS die tiefste jemals für ein Sonnensystemobjekt gemessene negative Polarisation aufweist, was auf Staubpartikel hindeutet, die sich unter grundlegend anderen Bedingungen als in unserem eigenen Planetensystem gebildet haben.
Eine einzigartige optische Signatur
In einer bahnbrechenden Entdeckung, die in The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht wurde, hat ein internationales Astronomenteam enthüllt, dass der interstellare Komet 3I/ATLAS einen tiefen und schmalen negativen Polarisationszweig aufweist, der einen Mindestwert von -2.7% bei einem Phasenwinkel von 7° erreicht, mit einem Inversionswinkel von nur 17°.
Diese Kombination ist beispiellos unter Asteroiden und Kometen – einschließlich des vorherigen interstellaren Besuchers 2I/Borisov – und macht 3I/ATLAS zum ersten bekannten Himmelskörper, der ein solch extremes polarimetrisches Verhalten zeigt. Die Messungen wurden mit dem FORS2-Instrument am Very Large Telescope der ESO, ALFOSC am Nordic Optical Telescope und FoReRo2 am RCC-Observatorium durchgeführt.
Was diese Entdeckung außergewöhnlich macht
„Die Tiefe des negativen Polarisationszweigs ist fast doppelt so groß wie bei seltenen F-Typ-Asteroiden und Kometenkernen", erklärt das Forschungsteam. „Während 3I/ATLAS' Inversionswinkel bestimmten kleinen transneptunischen Objekten ähnelt, ist seine negative Polarisation beispiellos."
Diese Anomalie bedeutet, dass die Staubpartikel um 3I/ATLAS grundlegend anders sein müssen als die Körner, die von bekannten Kometen abgegeben werden – vielleicht mit sehr feinen Texturen, geschichteten Strukturen oder Zusammensetzungen, die in einer Umgebung geformt wurden, die weit von unserer eigenen entfernt ist.
Lichtpolarisation bei Kometen verstehen
Wenn Sonnenlicht von Staubpartikeln in der Koma eines Kometen gestreut wird, wird das reflektierte Licht teilweise polarisiert – seine elektromagnetischen Wellen schwingen bevorzugt in bestimmte Richtungen. Der Grad und die Richtung dieser Polarisation hängen von Größe, Form, Zusammensetzung und Struktur der Staubkörner ab.
Bei kleinen Phasenwinkeln (dem Winkel zwischen Sonne, Komet und Beobachter) zeigen die meisten Kometen eine „negative Polarisation", bei der das Licht mehr parallel zur Streuebene schwingt. Wenn der Phasenwinkel zunimmt, wechselt die Polarisation zu positiv. Der Winkel, bei dem dieser Wechsel auftritt, wird Inversionswinkel genannt, und die Tiefe des negativen Polarisationsminimums ist ein Diagnosemerkmal für Partikeleigenschaften.
Polarisationsminimum
Tiefste negative Polarisation, die jemals für einen Kometen gemessen wurde, auftretend bei einem Phasenwinkel von 7°
Inversionswinkel
Ungewöhnlich niedriger Inversionswinkel, ähnlich wie bei einigen transneptunischen Objekten, aber mit viel tieferem negativem Zweig
Weder hoch noch niedrig: Eine neue Klasse
Kometen in unserem Sonnensystem fallen typischerweise in zwei polarimetrische Kategorien: Kometen mit hoher Polarisation (mit flacheren negativen Zweigen und höheren Inversionswinkeln) und Kometen mit niedriger Polarisation (mit moderaten negativen Zweigen und niedrigeren Inversionswinkeln). Diese Kategorien spiegeln Unterschiede in den Staubpartikeleigenschaften und der Zusammensetzung wider.
3I/ATLAS passt in keine der beiden Kategorien. Sein polarimetrisches Verhalten unterscheidet sich deutlich von allen bekannten Kometen – ob interstellar oder an das Sonnensystem gebunden. Die Kombination aus extrem tiefer negativer Polarisation und niedrigem Inversionswinkel stellt eine einzigartige optische Signatur dar, die noch nie zuvor beobachtet wurde.
Polarimetrischer Vergleich mit anderen Objekten
Typische Sonnensystemkometen
Negative Polarisation: -1% bis -1.5% | Inversionswinkel: 18-22°
2I/Borisov (vorheriger interstellarer Komet)
Negative Polarisation: ~-1.2% | Inversionswinkel: ~21° (ähnlich wie Sonnensystemkometen)
F-Typ-Asteroiden und Kometenkerne
Negative Polarisation: ~-1.4% | Inversionswinkel: 17-18°
Transneptunische Objekte (Pholus)
Niedrige Inversionswinkel mit roten Oberflächen, möglicherweise wassereistragend
3I/ATLAS (diese Entdeckung)
Negative Polarisation: -2.7% (beispiellos) | Inversionswinkel: 17° (einzigartige Kombination)
Was der Staub offenbart
Die extreme negative Polarisation zeigt Wissenschaftlern, dass die Staubpartikel von 3I/ATLAS ungewöhnliche optische Eigenschaften besitzen. Mehrere Möglichkeiten wurden vorgeschlagen:
- Ultrafeine Korntexturen: Partikel mit Oberflächen, die auf mikroskopischer Ebene glatter oder rauer sind als typischer Kometenstaub
- Geschichtete oder komplexe Strukturen: Staubkörner mit mehreren Zusammensetzungsschichten oder Aggregate mit ungewöhnlicher interner Geometrie
- Exotische Zusammensetzungen: Materialmischungen oder Mineralanordnungen, die in Sonnensystemkometen nicht häufig vorkommen
- Indikatoren für Bildungsumgebung: Signaturen von Temperaturen, Drücken oder chemischen Bedingungen, die in der protoplanetaren Scheibe unseres Sonnensystems nicht vorhanden sind
Das Forschungsteam stellt fest, dass bei sehr kleinen Phasenwinkeln die extrapolierte Steigung der Polarisationsphasenkurve mit bestimmten kleinen transneptunischen Objekten und dem Zentauren Pholus übereinstimmt – Objekte, von denen bekannt ist, dass sie rote, möglicherweise wassereishaltiges Oberflächen haben. Dies bietet unabhängige Unterstützung für spektroskopische Hinweise, die darauf hindeuten, dass 3I/ATLAS eine rote Oberflächenzusammensetzung haben könnte.
Implikationen für die Planetenbildung
Die Entdeckung fügt sich in eine wachsende Zahl von Beweisen ein, dass sich 3I/ATLAS unter sehr unterschiedlichen Bedingungen im Vergleich zu Objekten in unserem Sonnensystem gebildet hat. Während 2I/Borisov in vielerlei Hinsicht Sonnensystemkometen bemerkenswert ähnlich erschien, zeigt 3I/ATLAS weiterhin grundlegende Unterschiede:
Wichtige Anomalien von 3I/ATLAS
- 1. Extreme negative Polarisation (-2.7%) beispiellos unter Kometen
- 2. Außergewöhnliche Wasserproduktion aus 2.9 AU Entfernung (siehe Wassernachweis-Artikel)
- 3. Ungewöhnliche rote Farbe ähnlich wie äußere Sonnensystemobjekte
- 4. Oberflächenaktivitätsniveau (≥8%) fast doppelt so hoch wie bei typischen Kometen
- 5. Alter möglicherweise Milliarden Jahre älter als das Sonnensystem (geschätzt über 7 Milliarden Jahre)
- 6. Flugbahn deutet auf Ursprung aus extrem entfernter stellarer Geburtsstätte hin
„Die Tiefe dieser negativen Polarisation deutet darauf hin, dass sich der Staub von 3I/ATLAS in einer Umgebung mit sehr unterschiedlichen Bedingungen von denen in unserem Sonnensystem gebildet hat", bemerkt das Forschungsteam. „Vielleicht haben die Temperatur, die Strahlungsumgebung oder die chemische Zusammensetzung seines Muttersternensystems Staubkörner mit Eigenschaften geschaffen, die wir bei Kometen, die sich um unsere Sonne gebildet haben, einfach nicht sehen."
Beobachtungskampagne
Die polarimetrischen Beobachtungen wurden vor dem Perihel über einen Phasenwinkelbereich von 7.7° bis 22.4° mit einigen der weltweit fortschrittlichsten Instrumente durchgeführt:
FORS2/VLT
FOcal Reducer and low dispersion Spectrograph am Very Large Telescope der ESO, Chile
ALFOSC/NOT
Alhambra Faint Object Spectrograph and Camera am Nordic Optical Telescope, La Palma
FoReRo2/RCC
Focal Reducer and Roschin Camera am RCC-Observatorium
Die Beobachtungen erforderten äußerst sorgfältige photometrische Kalibrierung und mehrere Beobachtungsepochen, um die Polarisationsphasenkurve mit ausreichender Präzision zu kartieren, um dieses beispiellose Verhalten zu enthüllen.
Perihel und laufende Studien
3I/ATLAS erreichte heute, am 29. Oktober 2025, das Perihel (seine größte Annäherung an die Sonne) in einer Entfernung von 1.357 AU (203 Millionen Kilometer). Dies markiert den Höhepunkt der Aktivität des Kometen, wenn die solare Erwärmung am stärksten ist und die Ausgasungsraten ihr Maximum erreichen.
Beobachtungen nach dem Perihel werden entscheidend sein, um zu verstehen, ob sich die polarimetrischen Eigenschaften ändern, wenn sich die Aktivität des Kometen entwickelt. Das International Asteroid Warning Network (IAWN) hat eine Kampagne eingeleitet, die vom 27. November 2025 bis zum 27. Januar 2026 läuft, um Beobachtungen zu koordinieren und die astrometrische Verfolgung dieses einzigartigen interstellaren Besuchers zu verbessern.
Bevorstehende Beobachtungsfenster
Jeder interstellare Besucher erzählt eine andere Geschichte
Die drei bestätigten interstellaren Objekte, die bisher entdeckt wurden – 1I/'Oumuamua, 2I/Borisov und 3I/ATLAS – haben sich als dramatisch unterschiedlich voneinander erwiesen und unser Verständnis davon herausgefordert, was „typische" interstellare Objekte sein könnten:
1I/'Oumuamua war bemerkenswert trocken ohne nachgewiesene Koma oder Schweif, zeigte eine nicht-gravitative Beschleunigung unbekannten Ursprungs und hatte eine ungewöhnliche längliche oder pfannkuchenförmige Gestalt, die weiterhin Debatten über seine Natur auslöst.
2I/Borisov erschien beruhigend vertraut – ein „normaler" Komet reich an Kohlenmonoxid mit einer Zusammensetzung und einem Verhalten ähnlich wie Kometen aus den äußeren Regionen unseres eigenen Sonnensystems. Seine Entdeckung deutete zunächst darauf hin, dass interstellare Kometen möglicherweise nicht so verschieden von unseren eigenen sind.
3I/ATLAS hat diese Annahme mit seiner beispiellosen negativen Polarisation, außergewöhnlichen Wasserproduktion aus ungewöhnlichen Entfernungen, hoher Oberflächenaktivität und mehreren Anomalien, die auf Bildungsbedingungen hindeuten, die in unserem Sonnensystem nicht vorhanden sind, erschüttert.
Die Vielfalt von Planetensystemen
„Da sich jeder interstellare Besucher als dramatisch unterschiedlich vom letzten erweist, lernen wir, dass Planetensysteme eine bemerkenswerte Vielfalt von Objekten produzieren können", erklärt das Forschungsteam. „Die extreme negative Polarisation von 3I/ATLAS fügt sich in die Beweise ein, dass Bedingungen in anderen Sternensystemen – die Temperaturen, Zusammensetzungen, Strahlungsumgebungen und Zeitskalen – sich grundlegend von dem unterscheiden können, was wir in unserer eigenen solaren Nachbarschaft sehen."
Während wir weiterhin mehr interstellare Besucher entdecken und studieren, wird jeder einzelne einzigartige Hinweise auf die Planetenbildungsprozesse liefern, die in unserer Galaxie ablaufen.
Wissenschaftliche Veröffentlichung und Datenverfügbarkeit
Die vollständigen Forschungsergebnisse sind in der peer-reviewed Publikation „Extreme Negative Polarisation of New Interstellar Comet 3I/ATLAS" verfügbar, die in The Astrophysical Journal Letters (arXiv:2509.05181) veröffentlicht wurde. Das Papier präsentiert die vollständige polarimetrische Phasenkurve, detaillierte Analyse der Staubkorneigenschaften und Vergleich mit allen bekannten Sonnensystem- und interstellaren Objekten.
Die Beobachtungen und Analysen stellen eine koordinierte Anstrengung von Astronomen verschiedener Institutionen und Einrichtungen dar und demonstrieren die internationale Zusammenarbeit, die erforderlich ist, um diese seltenen interstellaren Besucher während ihrer kurzen Passage durch unser Sonnensystem vollständig zu charakterisieren.