L’étude des comètes et des astéroïdes est précieuse pour les astronomes, car ces objets constituent des sortes de « déchets de construction » datant de la formation d’un système planétaire. De fait, quand une étoile naît, une partie de la matière se rassemble autour d’elle en un vaste disque de poussières et de gaz. C’est le disque protoplanétaire. Au fil du temps, ces poussières s’agrègent pour former des grains, puis des cailloux et des blocs, jusqu’à former des planètes. « Mais toute cette matière ne participe pas à la formation des planètes », précise le Pr Emmanuel Jehin, directeur de recherches FNRS. « Dans les régions les plus éloignées du disque protoplanétaire, de petits corps y resteront, tels quels. C’est pourquoi on considère comme des “fossiles cosmiques” les astéroïdes et les comètes.»
Les objets interstellaires sont d’autant plus fascinants qu’ils proviennent d’autres systèmes planétaires. « Ces comètes ou astéroïdes éjectés de leur système d’origine offrent donc une occasion rare d’étudier des matériaux formés ailleurs dans la galaxie.» En les comparant à nos propres comètes et astéroïdes, les astronomes peuvent déterminer ce qui rapproche ou différencie ces autres systèmes du nôtre.
Faire parler la lumière de sa chevelure
Dans le cas de la comète 3I/ATLAS, l’étude s’est intéressée à la composition chimique de sa chevelure. « Le noyau d’une comète contient différentes glaces. Les plus abondantes sont celles d’eau, de monoxyde de carbone, et de dioxyde de carbone. Mais on y trouve aussi des dizaines d’autres glaces, de méthane, d’azote, de méthanol… En approchant d’une étoile, ces glaces se subliment – c’est-à-dire qu’elles passent de l’état solide à gazeux sans passer par l’état liquide –, formant une chevelure autour du noyau », rappelle le chercheur.
Ces gaz peuvent être étudiés grâce à la spectroscopie, une technique qui permet d’identifier les molécules présentes en analysant les signatures qu’elles impriment dans la lumière. Les chercheurs ont utilisé le spectrographe installé sur le Very Large Telescope (VLT) de l’Observatoire Européen Austral. Ils ont notamment mesuré les rapports des isotopes stables du carbone et de l’azote. Une première pour un objet interstellaire. Donnant de cette façon aux astronomes des indices concernant le lieu et les conditions de formation de la matière de la comète.
Une voyageuse venue du passé
Leurs résultats montrent que ces rapports isotopiques sont plus élevés que ceux mesurés dans les comètes de notre Système solaire. « Cela indique que 3I/ATLAS s’est probablement formée à une plus grande distance de son étoile, ou bien autour d’une étoile froide. Mais aussi que cette étoile est très ancienne. Quand on remonte dans l’histoire de la galaxie, les rapports isotopiques du carbone et de l’azote étaient plus élevés qu’aujourd’hui. On avance ainsi l’hypothèse que la comète serait originaire d’une région de notre galaxie appelée le disque épais, qui abrite une population de vieilles étoiles. »
La Voie lactée se compose, en effet, de deux disques. Le disque mince contient la majorité des étoiles, dont notre Soleil. Le disque épais, plus de deux fois plus haut, ne rassemble que quelques pourcents des étoiles. Or, on sait aujourd’hui que le disque épais a commencé à former des étoiles en premier.
La chasse ne fait que commencer
Si 3I/ATLAS n’est que le 3e objet interstellaire jamais découvert, la détection de ces comètes et astéroïdes venus d’ailleurs sera vraisemblablement plus fréquente à l’avenir, d’après le Pr Jehin. « Même si la visite d’un objet extérieur à notre Système solaire reste un événement rare, nous avons aujourd’hui atteint un tournant technologique grâce aux “survey telescopes” ». Ces télescopes aux champs d’observation très larges permettent de cartographier de vastes régions du ciel plutôt que d’observer des cibles individuelles.
« Grâce à eux, on ne loupe plus grand-chose. Et c’est encore plus vrai depuis la mise en service du LSST (Large Synoptic Survey Telescope) en juin 2025, qui permet de détecter 10 fois plus d’astéroïdes. Il est donc très probable que de nouveaux objets interstellaires soient découverts dans les prochaines années », conclut le Pr Jehin.