Los astrónomos que utilizaron observaciones de radiotelescopios para observar el interior de un cometa interestelar han descubierto nueva información sobre cuándo y dónde se formó el objeto celeste.
el cometallamado 3I/ATLASllamó la atención mundial cuando los investigadores lo descubrieron cruzando nuestro sistema solar en julio. Es sólo el tercer objeto interestelar, o cuerpo celeste procedente de fuera de nuestro sistema solar, que se ve pasando por nuestra región del universo. El cometa comenzó a abandonar nuestro sistema solar en diciembre.
Las primeras investigaciones sobre la composición del cometa, publicadas el 23 de abril en la revista Nature Astronomy, muestran que se originó en un lugar muy diferente de nuestro sistema solar, según los autores del estudio.
Las observaciones se realizaron utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, o ALMA, en Chile a principios de noviembre, apenas unos días después de que el cometa pasara más cerca de nuestro Sol.
El radiotelescopio ALMA permitió a los investigadores medir el deuterio dentro del cometa, marcando la primera vez que se detecta este isótopo de hidrógeno en un objeto interestelar.
Cometa 3I/ATLAS, en ilustración artística • ALMA
“El deuterio se encuentra generalmente en el agua de los cometas del sistema solar y en los océanos de la Tierra en forma de agua deuterada, HDO, también llamada agua semipesada”, escribió en un correo electrónico el autor principal del estudio, Luis Eduardo Salazar Manzano, candidato a doctorado en el departamento de astronomía de la Universidad de Michigan.
“Nuestras observaciones con ALMA indican que la abundancia de deuterio en el agua del cometa 3I/ATLAS es más de 40 veces mayor que la cantidad encontrada en los océanos de la Tierra y más de 30 veces mayor que la cantidad encontrada en los cometas del Sistema Solar”.
Los hallazgos podrían permitir a los investigadores comprender mejor las condiciones extremas del sistema planetario del cometa e incluso discernir cómo era la Vía Láctea mucho antes de la aparición de nuestro sistema solar.
“Los objetos interestelares son cápsulas del tiempo que traen material de ambientes donde se formaron otros sistemas planetarios, y nuestras mediciones finalmente nos permiten abrir estas cápsulas del tiempo y observar las condiciones físicas donde se originaron estos objetos”, dijo Salazar Manzano.
Un gráfico compara el contenido de agua semipesada de 3I/ATLAS (izquierda) y la Tierra. • NSF/AUI/NSF NRAO/M.Weiss/[email protected]/NSF/AUI/NSF NRAO/M.Weiss
Un objeto antiguo e inusual
El agua, o H₂O, normalmente contiene dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. Los átomos de hidrógeno incluyen un solo protón, es decir, una partícula subatómica con carga positiva. El agua deuterada se diferencia ligeramente en que cada átomo de hidrógeno también contiene un solo neutrón, es decir, una partícula subatómica sin carga. La presencia del neutrón hace que el agua deuterada sea más pesada que el H₂O.
Los investigadores afirmaron que estudiar la abundancia de agua deuterada en el cometa 3I/ATLAS puede revelar pistas sobre dónde se formó.
“El enriquecimiento de deuterio suele ocurrir cuando se forma agua en nubes moleculares frías en el espacio interestelar, lo que suele ocurrir aproximadamente al mismo tiempo que se forman los sistemas solares alrededor de otras estrellas”, dijo Salazar Manzano.
Los investigadores creen que el sistema planetario donde se originó el cometa interestelar era increíblemente frío, mucho más frío que nuestro propio sistema solar durante su formación, dijo.
“La temperatura en el entorno de formación 3I/ATLAS era inferior a 30 Kelvin, lo que corresponde a -243,14 grados Celsius o -405,67 grados Fahrenheit”, dijo.
Investigaciones anteriores han indicado que el cometa interestelar podría tener hasta 11 mil millones de años, mucho más que nuestro sistema solar o el Sol, que se formó hace 4,5 mil millones de años.
El agua todavía atrapada dentro del cometa probablemente se formó mucho antes que su estrella anfitriona, pero 3I/ATLAS nació más tarde de un disco protoplanetario de gas y polvo que giraba alrededor de la estrella, el mismo disco donde se forman los planetas, dijo Salazar Manzano.
Dado que las temperaturas más altas pueden reducir la cantidad de deuterio debido a reacciones químicas, los investigadores creen que el sistema 3I/ATLAS se formó y pasó la mayor parte de su tiempo en las regiones exteriores del disco protoplanetario, preservando su abundancia de agua deuterada.
Los nuevos hallazgos concuerdan con observaciones anteriores que encontraron una gran abundancia de dióxido de carbono dentro del cometa interestelar, lo que también es consistente con un objeto que se formó en el exterior de un disco protoplanetario.
El uso de ALMA para las observaciones fue fundamental, ya que el radiotelescopio puede apuntar al Sol en un ángulo más cercano que los telescopios tradicionales. Los radiotelescopios detectan ondas de radio de baja energía en lugar de luz visible de alta energía o calor que pueden destruir los componentes ópticos de telescopios como el telescopio espacial James Webb.
El equipo utilizó ALMA para estudiar el cometa poco después de que se acercara a 203 millones de kilómetros del Sol, lo suficientemente cerca como para que el hielo del cometa se sublime y se convierta en un gas detectable debido al calor solar.
Los investigadores esperaban detectar H2O, pero no fue detectado en el experimento 3I/ATLAS.
“Esto no significa que 3I/ATLAS no tuviera agua ordinaria; simplemente significa que estaba por debajo de la sensibilidad de nuestras observaciones”, dijo Salazar Manzano. “Sin embargo, nos llevamos una gran sorpresa cuando nos dimos cuenta de que habíamos detectado agua deuterada a pesar de no haber detectado agua corriente, lo que inmediatamente nos dijo que 3I/ATLAS era un objeto verdaderamente inusual”.
Es poco probable que los astrónomos puedan determinar de qué sistema planetario procede 3I/ATLAS, pero eso no significa que el cuerpo celeste no proporcione información valiosa; Los objetos interestelares pueden revelar aspectos ocultos y desconocidos de nuestro universo.
La Vía Láctea se puede ver sobre el conjunto de radiotelescopios ALMA en Chile • NSF/AUI/NSF NRAO/B.Foott
El Observatorio Vera C. Rubin, ubicado en Chile, publicó sus primeras imágenes en junio y se espera que detecte objetos interestelares con mayor frecuencia, lo que podría permitir a Salazar Manzano y sus colegas determinar si 3I/ATLAS es un valor atípico debido a su abundancia de agua deuterada, o si otros cometas similares contienen un enriquecimiento similar.
“Está claro que sólo estamos viendo la punta del iceberg cuando se trata de estudiar estos cometas interestelares”, dijo el astrónomo planetario Dr. Theodore Kareta, profesor asistente de astrofísica y ciencia planetaria en la Universidad de Villanova, cerca de Filadelfia. “Nuestro pensamiento como comunidad está evolucionando rápidamente a medida que aprendemos a hacer nuevas preguntas y dar sentido a respuestas confusas”.
Kareta estudió el cometa 3I/ATLAS, pero no participó en esta investigación. La presencia de deuterio en el cometa es análoga a las huellas dactilares, dijo, mostrando con qué nació esencialmente el cometa, así como cómo era nuestra galaxia hace más de 10 mil millones de años, cuando era menos rica en metales que ahora.
“A medida que nuestra galaxia ha envejecido, los tipos de cometas que ha formado con el tiempo han cambiado, y eso significa que los tipos de planetas que puede formar también han cambiado”, escribió Kareta en un correo electrónico. “Eso es lo que hace que estos cometas interestelares sean tan interesantes: no es necesariamente lo que son o su apariencia, sino cómo nos permiten mirar al pasado para descubrir si los planetas ‘ahí afuera’ se parecen a los que tenemos en casa”.
