ほぼ 1 年前、世界中の天文学者が多くの望遠鏡を太陽系を高速で通過した明るい光点、つまり彗星 3I/ATLAS に焦点を合わせました。これは、太陽系で人類が観測した3番目の星間天体でした。その後の数カ月間の観測で、研究者らは直径2.6キロメートルの物体が時速22万1000キロメートルの速度で太陽系を横断していることを測定した。
3I/ATLAS はどこから来たのか、より正確には、宇宙のどの時代に誕生したのかという核心的な疑問は未解決のままです。
彗星3I/ATLASの印象。画像出典: NSF/AUI/NSF NRAO/M.Weiss
6 月 22 日に「Nature」誌に掲載された研究では、3I/ATLAS は 120 億年前に形成されたという答えが得られています。 NASAのジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）を使用して、科学研究チームは彗星の化学組成を正確に決定し、この彗星が宇宙初期の天の川銀河の星形成領域で誕生したことを突き止めた。この発見は、他の惑星系の構成と、それらが私たちの惑星系とどのように異なるかを垣間見ることができます。
米国ミシガン州立大学のダリル・セリグマン氏は、星間天体の化学組成を詳しく分析することは「天文学者が長年夢見てきたこと」だと述べた。将来、より類似した天体で同様の観測が実施できれば、「星間彗星、さらには星や惑星の形成過程全体についての理解が完全に書き換えられることになるだろう」。
生まれたばかりの星の周りの塵やガスが集まって惑星を形成し、残った破片は親星系から高速で投げ出されます。 3I/ATLASは「小惑星衝突最終警報システム（ATLAS）」によって初めて発見されました。これは科学者の好奇心を刺激する最初の星間侵入者ではありませんが、これまでで最大かつ最も明るいものです。これまでの 2 つの星間天体は、2017 年に発見された 1I/オウムアムアと 2019 年に発見された 2I/ボリソフでした。どちらも光が弱く、直径はどちらも 1 km 未満でした。
この論文の筆頭著者兼責任著者でNASAのゴダード宇宙飛行センターであるマーティン・コーディナー氏は、3I/ATLASは非常に明るいため理想的な観測対象であると述べた。 2025年12月、コーディナーチームはJWSTを使って2日連続で彗星を観測し、合計71分間の観測データを収集した。望遠鏡は、彗星のガス状コマから放出される赤外線を異なる波長の何千ものスペクトルに分解し、それによってその固有の化学的「指紋」を解読します。
「観測する前は、どのような結果が得られるかを予測する方法がありませんでした。」コーディナー氏はそう語ったが、太陽系の従来の彗星や小惑星と比較すると、3I/ATLASは「わずかに異なるのではなく、全く異なる組成特性を持っている」ことにすぐに気づいた。
3I/ATLAS は、太陽光で加熱された後、水蒸気、一酸化炭素、二酸化炭素、さらにはニッケルや鉄などの金属蒸気を排出します。その古代の起源を完全に明らかにする 2 つの同位体の特徴があります。同位体は、同じ数の陽子と異なる数の中性子を持つ同じ元素の原子です。
まず、彗星の炭素12と炭素13の比率は、太陽系のどの天体の比率よりもはるかに高い。宇宙では、大質量星の激しい爆発により炭素 13 が蓄積され続けます。3I/ATLAS の炭素 13 含有量が極めて低いということは、3I/ATLAS が宇宙初期、つまり多数の星がまだ超新星爆発の段階まで進化していない時期に誕生したことを示しています。
第二に、この彗星には半重水が豊富に含まれています。つまり、水分子の水素原子の一部が余分な中性子を 1 つ運んでいます。このタイプの水分子は、宇宙初期の低温で巨大な星形成領域に広がる強い放射線環境で生成される可能性が高くなります。
ニュージーランドのカンタベリー大学のミシェル・バニスター氏は、これまで研究者らは3I/ATLASの軌道と速度のみに頼ってその年齢を30億年から110億年の間で推定していたと述べた。現在、独立した化学同位体の証拠により、この天体が古代宇宙に由来するという結論が基本的に確認されました。 「太陽系よりも古く、現在人類が観測している最古の彗星です。」
ドイツのユーリッヒスーパーコンピューティングセンターのスザンネ・ファルツナー氏は、「この彗星の『宇宙の長老』としての正体は、惑星の基礎物質がビッグバンからわずか20億年後にすでに出現していたことも証明している」と付け加えた。彼女は、最も強力な望遠鏡でも、古代の星系にある彗星サイズの天体を直接観察することはできないと述べた。 「遠くから見たこれらの星間物体は、進化のこの段階の真の存在を証明する唯一の物理的証拠です。」
現在、人類が発見した星間天体は3つだけだが、セリグマン氏はこれで「天の川銀河には星間天体が非常に多く、今後も太陽系に侵入し続ける」ことを示すのに十分だと考えている。科学研究者らは、ベラ・C・ルービン天文台が10年間にわたる全天調査を開始した後、50人以上の星間訪問者が発見されると予想している。 NASAが早ければ2027年にも開始する予定の地球近傍天体調査ミッションも、こうした星間訪問者を探知する人類の能力を大幅に向上させるだろう。
3I/ATLAS の現在の新しい観測結果は、他の惑星系の物質組成と形成環境を判断するための、これまでで最も完全な参考資料を天文学者に提供します。
「私たちはいつも、太陽系は天の川銀河の中で唯一のものであると考えています。太陽系は、人類が知っている居住可能な条件を備えた唯一の惑星系でもあります。しかし、星間天体が観測されるたびに、宇宙の他の領域で居住可能な惑星が誕生し、生命が育まれる可能性がどの程度であるかをより明確に知ることができます。」コーディナー氏は語った。
関連論文情報：https://doi.org/10.1038/s41586-026-10771-6