Zgodnie z modelami powstawania Układu Słonecznego większość niewykorzystanej pierwotnej materii została wyrzucona w przestrzeń międzygwiazdową wskutek niestabilności grawitacyjnych, które wystąpiły wkrótce po uformowaniu się gazowych olbrzymów (Raymond et al. 2018). Podobne procesy powinny zachodzić w niezliczonych innych układach planetarnych, wzbogacając przestrzeń międzygwiazdową w małe ciała niezwiązane z żadnym układem planetarnym. Choć ich odkrycia oczekiwano od dziesięcioleci, pierwszego międzygwiazdowego przybysza w Układzie Słonecznym, ‘Oumuamua, zidentyfikowano dopiero w 2017 roku (Meech et al. 2017).
1I/‘Oumuamua: uciekinier nie pozostawia śladów
Choć obiekt wyglądał jak planetoida, wykazywał kilka osobliwości. Najbardziej intrygujące były przyspieszenie niegrawitacyjne wykryte w jego ruchu oraz wyjątkowa rotacyjna krzywa blasku, której ogromna amplituda sugerowała nietypowy kształt, a drobne nieregularności ujawniały złożony stan rotacji — tzw. koziołkowanie (Drahus et al. 2018). Pierwsze obserwacje 1I/‘Oumuamua nie wykazały żadnych oznak aktywności kometarnej. Nawet najgłębsze obrazy przedstawiały obiekt całkowicie punktowy, przypominający gwiazdę. Wyznaczone górne granice tempa produkcji pyłu wynosiły zaledwie 2 g/s, a nawet 0,2 g/s, zależnie od przyjętego rozkładu rozmiarów ziaren (Meech et al. 2017; Jewitt et al. 2017). Poszukiwania emisji gazowej również nie przyniosły żadnej detekcji, choć ich zakres ograniczały okoliczności odkrycia. Obiekt odkryto kilka tygodni po przejściu przez peryhelium, w pobliżu momentu największego zbliżenia do Ziemi. Następnie niezwykle szybko słabł, oddalając się zarówno od Ziemi, jak i od Słońca.
Poszukiwania emisji radiowej OH na długości fali 18 cm za pomocą radioteleskopu Green Bank pozwoliły wyznaczyć górny limit Q[OH] < 1,7×10²⁷ cząsteczek/s, odpowiadającą tempu produkcji wody poniżej około 60 kg/s (Park et al. 2018). Ograniczenie to uzyskano jednak kilka tygodni po odkryciu, gdy obiekt znajdował się już znacznie dalej zarówno od Słońca, jak i od Ziemi. Obserwacje w podczerwieni za pomocą Kosmicznego Teleskopu Spitzera przeprowadzono jeszcze później. Nie zarejestrowano żadnego sygnału od ‘Oumuamua, co pozwoliło pośrednio oszacować górną granicę tempa produkcji wody na < 1,8 kg/s, przy założeniu stosunku masy pyłu do gazu wynoszącego 5:1 (Trilling et al. 2018).
Tajemnicze przyspieszenie niegrawitacyjne, odkryte w danych astrometrycznych kilka miesięcy później, gdy 1I/‘Oumuamua znajdowała się już zbyt daleko, by prowadzić obserwacje, można było wyjaśnić uwalnianiem wody w tempie około 10 kg/s. To oszacowanie wymagałoby jednak albo produkcji pyłu niezgodnej z obserwacjami, albo osobliwego, niespotykanego wcześniej w kometach rozkładu rozmiarów ziaren, pozbawionego cząstek mniejszych niż kilkaset μm (Micheli et al. 2018). Brak jakichkolwiek widocznych oznak aktywności kometarnej, w połączeniu z nierozwiązaną zagadką ruchu niegrawitacyjnego, dał początek licznym hipotezom dotyczącym natury 1I/‘Oumuamua. Przypuszczano między innymi, że może to być góra lodowa z wodoru cząsteczkowego (Seligman & Laughlin 2020), fragment lodu N₂ pochodzący z powierzchni pozasłonecznego odpowiednika Plutona (Jackson & Desch 2021), skupisko ciemnej materii (Cyncynates et al. 2017), a nawet obiekt sztucznego pochodzenia, taki jak żagiel słoneczny (Bialy & Loeb 2018) lub fragment sfery Dysona. Inna hipoteza zakładała, że jest to ciało bogate w lód wodny, uwalniające H₂ powstały wskutek radiolitycznego rozpadu tego lodu (Bergner & Seligman 2023).
Portret rodzinny pierwszych zidentyfikowanych międzygwiezdnych przybyszów. Po lewej: Najgłębszy obraz 1I/‘Oumuamua, uzyskany przez Gemini North (Drahus et al. 2018, Nat. Astron. 2, 407). Pośrodku: Pierwszy kolorowy obraz 2I/Borisov, uzyskany przez Gemini North (Guzik et al. 2020, Nat. Astron. 4, 53). Po prawej: Obraz 3I/ATLAS w wysokiej rozdzielczości, wykonany przez Hubble’a; Źródło: NASA, ESA, STScI, D. Jewitt (UCLA); przetwarzanie obrazu: J. DePasquale (STScI).
2I/Borisov: znajoma kometa spod innej gwiazdy
Dwa lata później, w 2019 roku, odkryto kolejnego międzygwiazdowego przybysza podczas przelotu przez Układ Słoneczny – kometę 2I/Borisov. Okazała się ona uderzająco podobna do naszych rodzimych komet, zarówno pod względem morfologii, jak i składu chemicznego (Guzik et al. 2020; Opitom et al. 2021). Dzięki odkryciu na kilka miesięcy przed peryhelium oraz stosunkowo dużej jasności można było zbadać ją znacznie dokładniej niż 1I/‘Oumuamua. Badania spektroskopowe ujawniły większość typowych składników kometarnych, których względne obfitości były zbliżone do obserwowanych w kometach Układu Słonecznego. Podobnie jak często bywa w przypadku naszych rodzimych komet obserwowanych naziemnymi teleskopami optycznymi, pierwszym składnikiem wykrytym w widmie 2I/Borisov był CN, a wkrótce potem C₂ (Fitzsimmons et al. 2019; Lin et al. 2020).
Kolejne detekcje O I, NH₂, OH i HCN również były zgodne z naszą wiedzą o kometach Układu Słonecznego (McKay et al. 2020; Xing et al. 2020; Cordiner et al. 2020; Opitom et al. 2021). Stosunkowo duża obfitość CO także mieściła się w szerokim zakresie wartości wcześniej obserwowanych w kometach bogatych w tlenek węgla (Cordiner et al. 2020; Bodewits et al. 2020). Nawet nieoczekiwana detekcja gazowego niklu atomowego w komie 2I/Borisov okazała się przejawem powszechnej, lecz wcześniej przeoczonej cechy komet rodzimych dla Układu Słonecznego (Guzik & Drahus 2021; Manfroid et al. 2021). Oddalając się od wewnętrznej części Układu Słonecznego, kometa 2I/Borisov doświadczyła wybuchów aktywności i fragmentacji jądra — a więc kolejnych zjawisk stosunkowo często spotykanych w zwykłych kometach (Drahus et al. 2020; Jewitt et al. 2020)!
3I/ATLAS: odkrywanie izotopowych tajemnic międzygwiazdowej wody
Trzeciego i najnowszego międzygwiazdowego przybysza, 3I/ATLAS, odkryto w 2025 roku. Obiekt ten nadleciał w obszar oddziaływania grawitacyjnego Słońca z zawrotną prędkością 58 km/s (Bolin et al. 2025). Od chwili odkrycia 3I/ATLAS był intensywnie obserwowany przez najważniejsze instrumenty astronomiczne, w tym JWST, Hubble’a, ALMA, ESO/VLT, Gemini, Palomar, IRAM, JCMT i wiele innych. Pierwsze obserwacje spektroskopowe wykonane za pomocą JWST w odległości heliocentrycznej 3,2 au ujawniły intensywne uwalnianie CO₂ oraz mniejsze ilości pozostałych głównych składników kometarnych: H₂O i CO (Cordiner et al. 2025). Tymczasem VLT wykrył emisję typowych kometarnych składników śladowych, Ni I i CN, już w odległości 3,65 au od Słońca (Rahatgaonkar et al. 2025).
Wielki przełom przyniosły pomiary za pomocą JWST i ALMA, które umożliwiły pierwsze wyznaczenie stosunku deuteru do wodoru w wodzie komety międzygwiazdowej (Cordiner et al. 2026; Salazar Manzano et al. 2026). Wyniki ujawniły niezwykle wysoki stosunek D/H, wyraźnie odróżniający 3I/ATLAS od komet Układu Słonecznego i wskazujący na pozasłoneczne pochodzenie jego materii. JWST zmierzył wartość około 63 razy większą od ziemskiego wzorca VSMOW, natomiast ALMA niezależnie wyznaczyła dolną granicę D/H > 6,6×10⁻³. Tak silne wzbogacenie w deuter oznacza, że większość lodu wodnego tego obiektu powstała w bardzo niskich temperaturach, poniżej 30 K, a następnie w niewielkim stopniu podlegała przetwarzaniu w wyższych temperaturach. W połączeniu z podwyższonymi stosunkami izotopowymi węgla przemawia to za bardzo dawnym pochodzeniem — być może sięgającym aż 12 miliardów lat — choć oszacowanie wieku pozostaje zależne od przyjętego modelu (Cordiner et al. 2026).
Jakie tajemnice zdradzą kolejni przybysze?
Widzimy wyraźny postęp: od braku detekcji cząsteczek w 1I/‘Oumuamua, przez pierwsze detekcje w 2I/Borisov, aż po szczegółowe badania izotopowe 3I/ATLAS. Był on jednak możliwy w dużej mierze dzięki nieco zaskakującemu wzrostowi jasności kolejnych przybyszy. Niezwykłe wyniki uzyskane dla 3I/ATLAS wymagały połączenia niemal niewiarygodnie dużej jasności obiektu z zaskakująco wysokim stosunkiem D/H w jego wodzie. W tym kontekście nasuwa się intrygujące pytanie: czy poprzednia kometa międzygwiazdowa, 2I/Borisov, nadal uchodziłaby za bliźniaczkę komet Układu Słonecznego, gdybyśmy potrafili odczytać jej skład izotopowy?
Oczekuje się, że przegląd LSST przyniesie wiele kolejnych odkryć, lecz większość nowych przybyszy będzie prawdopodobnie znacznie słabsza od 3I/ATLAS (Hoover et al. 2022). Każde takie ciało jest unikatowym fragmentem materii z innego układu planetarnego, który możemy badać z bliska za pomocą sprawdzonych metod astronomii planetarnej. Istnieje jednak pilna potrzeba stworzenia dedykowanego instrumentu, zdolnego do szybkiego podjęcia obserwacji nowo odkrytych obiektów międzygwiazdowych i wykrywania nawet niewielkich ilości gazu. Takie obserwacje mogłyby pomóc rozwiązać kolejną zagadkę podobną do tej, którą pozostawiła po sobie ‘Oumuamua, oraz rozszerzyć pionierskie pomiary D/H w 3I/ATLAS na następnych przybyszy spoza Układu Słonecznego.