Astrônomos que usaram observações com radiotelescópios para obter uma visão interna de um cometa interestelar descobriram novas informações sobre quando e onde o objeto celeste se formou.
O cometa, chamado 3I/ATLAS, ganhou atenção mundial quando pesquisadores o descobriram cruzando nosso sistema solar em julho. É apenas o terceiro objeto interestelar, ou corpo celeste originário de fora do nosso sistema solar, a ser avistado passando por nossa região do universo. O cometa começou a deixar o nosso sistema solar em dezembro.
Uma pesquisa inicial sobre a composição do cometa, publicada em 23 de abril na revista Nature Astronomy, mostra que ele se originou em um local muito diferente do nosso sistema solar, de acordo com os autores do estudo.
As observações foram feitas usando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ou ALMA, no Chile, no início de novembro, poucos dias depois do cometa ter passado mais perto do nosso Sol.
O radiotelescópio ALMA permitiu aos pesquisadores medir o deutério dentro do cometa, marcando a primeira vez que esse isótopo de hidrogênio foi detectado em um objeto interestelar.
“O deutério é geralmente encontrado na água dos cometas do sistema solar e nos oceanos da Terra na forma de água deuterada, HDO, também chamada de água semi-pesada”, escreveu em um e-mail o autor principal do estudo, Luis Eduardo Salazar Manzano, candidato a doutorado no departamento de astronomia da Universidade de Michigan.
“Nossas observações com o ALMA indicam que a abundância de deutério na água do cometa 3I/ATLAS é mais de 40 vezes maior que o valor encontrado nos oceanos da Terra e mais de 30 vezes maior que o valor encontrado em cometas do Sistema Solar.”
As descobertas podem permitir que os pesquisadores compreendam melhor as condições extremas do sistema planetário do cometa — e até mesmo discernir como era a Via Láctea muito antes do surgimento do nosso sistema solar.
“Os objetos interestelares são cápsulas do tempo que trazem material dos ambientes onde outros sistemas planetários se formaram, e nossas medições finalmente nos permitem abrir essas cápsulas do tempo e observar as condições físicas onde esses objetos se originaram”, disse Salazar Manzano.
Um objeto antigo e incomum
A água, ou H₂O, normalmente contém dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio. Os átomos de hidrogênio incluem um único próton, ou seja, uma partícula subatômica com carga positiva. A água deuterada difere ligeiramente, pois cada átomo de hidrogênio também contém um único nêutron, ou seja, uma partícula subatômica sem carga. A presença do nêutron faz com que a água deuterada seja mais pesada que a H₂O.
Os pesquisadores afirmaram que o estudo da abundância de água deuterada no cometa 3I/ATLAS pode revelar indícios de onde ele se formou.
“O enriquecimento em deutério geralmente ocorre quando a água se forma em nuvens moleculares frias no espaço interestelar, o que geralmente acontece na mesma época em que os sistemas solares ao redor de outras estrelas se formam”, disse Salazar Manzano.
Os pesquisadores acreditam que o sistema planetário onde o cometa interestelar se originou era incrivelmente frio, muito mais frio do que o nosso próprio sistema solar durante a sua formação, afirmou ele.
“A temperatura no ambiente de formação do 3I/ATLAS era inferior a 30 Kelvin, o que corresponde a -243,14 graus Celsius ou -405,67 graus Fahrenheit”, disse ele.
Pesquisas anteriores indicaram que o cometa interestelar pode ter até 11 bilhões de anos, muito mais antigo que o nosso sistema solar ou o Sol, que se formou há 4,5 bilhões de anos.
A água ainda aprisionada dentro do cometa provavelmente se formou muito antes de sua estrela hospedeira, mas o 3I/ATLAS nasceu posteriormente a partir de um disco protoplanetário de gás e poeira que girava em torno da estrela — o mesmo disco onde os planetas se formam, disse Salazar Manzano.
Dado que temperaturas mais altas podem reduzir a quantidade de deutério devido a reações químicas, os pesquisadores acreditam que o sistema 3I/ATLAS se formou e passou a maior parte do tempo nas regiões mais externas do disco protoplanetário, preservando sua abundância de água deuterada.
As novas descobertas concordam com observações anteriores que encontraram uma alta abundância de dióxido de carbono dentro do cometa interestelar, o que também é consistente com um objeto que se formou na parte externa de um disco protoplanetário.
Um olhar histórico sobre a Via Láctea
A utilização do ALMA para observações foi fundamental, pois o radiotelescópio consegue apontar para o Sol em um ângulo mais próximo do que os telescópios tradicionais. Os radiotelescópios detectam ondas de rádio de baixa energia, em vez de luz visível de alta energia ou calor que podem destruir os componentes ópticos de telescópios como o Telescópio Espacial James Webb.
A equipe usou o ALMA para estudar o cometa logo após ele se aproximar a 203 milhões de quilômetros do Sol — perto o suficiente para que o gelo do cometa sublimasse e se tornasse um gás detectável devido ao calor solar.
Os pesquisadores esperavam detectar H2O, mas ele não foi detectado no experimento 3I/ATLAS.
“Isso não significa que 3I/ATLAS não tivesse água comum; significa apenas que estava abaixo da sensibilidade de nossas observações”, disse Salazar Manzano. “No entanto, tivemos uma grande surpresa quando percebemos que havíamos detectado água deuterada, apesar de não termos detectado água comum, o que nos indicou imediatamente que 3I/ATLAS era um objeto verdadeiramente incomum.”
É improvável que os astrônomos consigam determinar de qual sistema planetário o 3I/ATLAS veio, mas isso não significa que o corpo celeste não vá fornecer informações valiosas; objetos interestelares podem revelar aspectos ocultos e desconhecidos sobre o nosso universo.
O Observatório Vera C. Rubin, localizado no Chile, divulgou suas primeiras imagens em junho e espera-se que detecte objetos interestelares com mais frequência — o que poderá permitir que Salazar Manzano e seus colegas determinem se o 3I/ATLAS é um caso atípico devido à sua abundância de água deuterada, ou se outros cometas semelhantes contêm enriquecimento similar.
“É evidente que estamos vendo apenas a ponta do iceberg quando se trata de estudar esses cometas interestelares”, disse o astrônomo planetário Dr. Theodore Kareta, professor assistente de astrofísica e ciência planetária na Universidade Villanova, perto da Filadélfia. “Nosso pensamento como comunidade está evoluindo rapidamente à medida que aprendemos a fazer novas perguntas e a dar sentido a respostas confusas.”
Kareta estudou o cometa 3I/ATLAS, mas não participou desta pesquisa. A presença de deutério no cometa é análoga a impressões digitais, disse ele, mostrando com o que o cometa nasceu essencialmente — bem como como era nossa galáxia há mais de 10 bilhões de anos, quando era menos rica em metais do que é agora.
“À medida que nossa galáxia envelheceu, os tipos de cometas que ela formou ao longo do tempo mudaram, e isso significa que os tipos de planetas que ela pode formar também mudaram”, escreveu Kareta em um e-mail. “É isso que torna esses cometas interestelares tão interessantes — não é necessariamente o que eles são ou como eles se parecem, mas como eles nos permitem olhar para o passado para descobrir se os planetas ‘lá fora’ se parecem com os que temos em casa.”