3I/Atlas: estudos mostram que cometa se formou em sistema muito diferente do nosso

Astrônomos que utilizam observações com radiotelescópios para analisar em detalhe um cometa interestelar obtiveram novos indícios sobre quando e onde esse objeto celeste se formou.

O cometa, chamado 3I/Atlas, chamou a atenção mundial quando os pesquisadores o detectaram pela primeira vez atravessando nosso sistema solar em julho.

É apenas o terceiro objeto interestelar — ou seja, um corpo celeste originado fora do nosso sistema solar — observado ao passar por nossa região do universo. O cometa iniciou sua saída do sistema solar em dezembro.

Uma investigação inicial sobre sua composição, publicada em 23 de abril na revista Nature Astronomy, indica que se originou em um ambiente muito diferente do nosso sistema solar, segundo os autores do estudo.

As observações foram realizadas com o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA, na sigla em inglês), no Chile, no início de novembro, poucos dias depois de o cometa alcançar seu ponto mais próximo do Sol.

O radiotelescópio ALMA permitiu aos pesquisadores medir deutério no cometa, o que marca a primeira vez que esse isótopo de hidrogênio é 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 conhecida como água semipesada”, explicou por e-mail o autor principal do estudo, Luis Eduardo Salazar Manzano, doutorando no Departamento de Astronomia da Universidade de Michigan.

“Nossas observações com o ALMA indicam que a abundância de deutério na água de 3I/Atlas é mais de 40 vezes superior à dos oceanos da Terra e mais de 30 vezes superior à dos cometas do sistema solar.”

As descobertas podem permitir aos cientistas compreender melhor as condições extremas do sistema planetário de onde o cometa se originou e até deduzir 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 e observar as condições físicas nas quais se originaram”, disse Salazar Manzano.

A água, ou H₂O, geralmente contém dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio. Os átomos de hidrogênio incluem um único próton, uma partícula subatômica com carga positiva. A água deuterada é ligeiramente diferente, já que os átomos de hidrogênio também contêm um nêutron, uma partícula sem carga. Essa adição torna a água deuterada mais pesada do que o H₂O.

A importância da água

Estudar a abundância de água deuterada em 3I/Atlas pode revelar sinais sobre o local onde o cometa se formou, apontaram os pesquisadores.

“O enriquecimento em deutério geralmente ocorre quando a água se forma em nuvens moleculares frias do espaço interestelar, normalmente na mesma época em que sistemas solares se formam ao redor de outras estrelas”, explicou Salazar Manzano.

Os pesquisadores acreditam que o sistema planetário onde o cometa se originou era extremamente frio, muito mais do que o nosso sistema solar durante sua formação.

“A temperatura no ambiente de formação de 3I/Atlas era inferior a 30 K, o que corresponde a -243,14ºC”, afirmou.

Mais antigo que o sistema solar

Pesquisas anteriores sugerem que o cometa pode ter até 11 bilhões de anos, muito mais antigo que nosso sistema solar ou o Sol, que se formaram há cerca de 4,5 bilhões de anos.

A água que ainda permanece presa no cometa provavelmente se formou muito antes de sua estrela hospedeira, mas o 3I/Atlas nasceu depois, a partir de um disco protoplanetário de gás e poeira que orbitava essa estrela, o mesmo tipo de disco onde os planetas se formam.

Como temperaturas mais altas podem reduzir a quantidade de deutério devido a reações químicas, os pesquisadores acreditam que o 3I/ATLAS se formou e passou a maior parte do tempo nas regiões externas desse disco, preservando sua abundância de água deuterada.

Esses resultados coincidem com observações anteriores que detectaram uma alta presença de dióxido de carbono no cometa, também compatível com um objeto formado nas zonas externas de um disco protoplanetário.

O uso do ALMA foi fundamental porque esse radiotelescópio pode apontar mais perto do Sol do que telescópios tradicionais. Os radiotelescópios detectam ondas de rádio de baixa energia, em vez de luz visível ou calor de alta energia que podem danificar componentes ópticos de telescópios como o James Webb.

A equipe estudou o cometa quando ele estava a cerca de 203 milhões de quilômetros do Sol, perto o suficiente para que o gelo do cometa sublimasse em gás detectável devido ao calor solar.

Os pesquisadores esperavam detectar H₂O, mas ele não foi identificado no 3I/AtlasS.

“Isso não significa que o 3I/AtlasS não tivesse água comum; apenas indica que ela estava abaixo da sensibilidade de nossas observações”, explicou Salazar Manzano. “No entanto, tivemos uma grande surpresa ao detectar água deuterada apesar de não observar água normal, o que imediatamente nos indicou que o 3I/Atlas é um objeto verdadeiramente incomum.”

É pouco provável que os astrônomos consigam determinar de qual sistema planetário o cometa se originou, mas isso não reduz seu valor científico: objetos interestelares podem revelar aspectos ocultos do universo.

O Observatório Vera C. Rubin, no Chile, que publicou suas primeiras imagens em junho, pode detectar esse tipo de objeto com mais frequência, o que permitiria aos cientistas determinar se o 3I/Atlas é uma exceção ou se outros cometas apresentam níveis semelhantes de deutério.

“Estamos apenas vendo a ponta do iceberg no estudo desses cometas interestelares”, afirmou o astrônomo planetário Theodore Kareta, professor assistente na Universidade de Villanova. “Nossa forma de pensar como comunidade está evoluindo rapidamente à medida que aprendemos a fazer novas perguntas e a interpretar respostas complexas.”

Kareta, que estudou o 3I/Atlas mas não participou desta pesquisa, explicou que a presença de deutério atua como uma impressão digital, revelando as condições nas quais o cometa nasceu e como era a galáxia há mais de 10 bilhões de anos, quando tinha menos metais.

“À medida que nossa galáxia envelheceu, os tipos de cometas que ela formou mudaram, e isso significa que também mudaram os tipos de planetas que pode criar”, escreveu Kareta.

“É isso que torna esses cometas interestelares tão interessantes: não apenas o que são ou como se parecem, mas como nos permitem olhar para o passado para entender se os planetas ‘lá fora’ se parecem com os que temos em casa.”

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