Astrónomos que utilizan observaciones con radiotelescopios para analizar en detalle un cometa interestelar han obtenido nuevos indicios sobre cuándo y dónde se formó este objeto celeste.
El cometa, llamado 3I/ATLAS, captó la atención mundial cuando los investigadores lo detectaron por primera vez atravesando nuestro sistema solar en julio. Es apenas el tercer objeto interestelar -es decir, un cuerpo celeste originado fuera de nuestro sistema solar- observado al pasar por nuestra región del universo. El cometa inició su salida del sistema solar en diciembre.
Una investigación inicial sobre su composición, publicada el 23 de abril en la revista Nature Astronomy, indica que se originó en un entorno muy diferente al de nuestro sistema solar, según los autores del estudio.
Las observaciones se realizaron con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA, por sus siglas en inglés), en Chile, a comienzos de noviembre, pocos días después de que el cometa alcanzara su punto más cercano al Sol.
El radiotelescopio ALMA permitió a los investigadores medir deuterio en el cometa, lo que marca la primera vez que este isótopo de hidrógeno se detecta en un objeto interestelar.
“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 conocida como agua semipesada”, explicó por correo electrónico el autor principal del estudio, Luis Eduardo Salazar Manzano, doctorando en el Departamento de Astronomía de la Universidad de Michigan.
“Nuestras observaciones con ALMA indican que la abundancia de deuterio en el agua de 3I/ATLAS es más de 40 veces superior a la de los océanos de la Tierra y más de 30 veces superior a la de los cometas del sistema solar”.
Los hallazgos podrían permitir a los científicos comprender mejor las condiciones extremas del sistema planetario del que proviene el cometa e incluso deducir 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 los entornos donde se formaron otros sistemas planetarios, y nuestras mediciones finalmente nos permiten abrir esas cápsulas y observar las condiciones físicas en las que se originaron”, dijo Salazar Manzano.
El agua, o H₂O, suele contener dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Los átomos de hidrógeno incluyen un solo protón, una partícula subatómica con carga positiva. El agua deuterada es ligeramente diferente, ya que los átomos de hidrógeno también contienen un neutrón, una partícula sin carga. Esta adición hace que el agua deuterada sea más pesada que el H₂O.
Estudiar la abundancia de agua deuterada en 3I/ATLAS puede revelar señales sobre el lugar donde se formó el cometa, señalaron los investigadores.
“El enriquecimiento en deuterio suele producirse cuando el agua se forma en nubes moleculares frías del espacio interestelar, generalmente en la misma época en que se forman los sistemas solares alrededor de otras estrellas”, explicó Salazar Manzano.
Los investigadores creen que el sistema planetario donde se originó el cometa era extremadamente frío, mucho más que nuestro sistema solar durante su formación.
“La temperatura en el entorno de formación de 3I/ATLAS era inferior a 30 Kelvin, lo que corresponde a -243,14 grados Celsius”, señaló.
Investigaciones previas sugieren que el cometa podría tener hasta 11.000 millones de años, mucho más antiguo que nuestro sistema solar o el Sol, que se formaron hace unos 4.500 millones de años.
El agua que aún permanece atrapada en el cometa probablemente se formó mucho antes que su estrella anfitriona, pero 3I/ATLAS nació después, a partir de un disco protoplanetario de gas y polvo que orbitaba esa estrella, el mismo tipo de disco donde se forman los planetas.
Dado que las temperaturas más altas pueden reducir la cantidad de deuterio debido a reacciones químicas, los investigadores creen que 3I/ATLAS se formó y pasó la mayor parte del tiempo en las regiones externas de ese disco, conservando su abundancia de agua deuterada.
Estos resultados coinciden con observaciones previas que detectaron una alta presencia de dióxido de carbono en el cometa, también coherente con un objeto formado en las zonas exteriores de un disco protoplanetario.
El uso de ALMA fue clave porque este radiotelescopio puede apuntar más cerca del Sol que los telescopios tradicionales. Los radiotelescopios detectan ondas de radio de baja energía, en lugar de luz visible o calor de alta energía que pueden dañar componentes ópticos de telescopios como el James Webb.
El equipo estudió el cometa cuando se encontraba a unos 203 millones de kilómetros del Sol, lo suficientemente cerca como para que el hielo del cometa se sublimara en gas detectable debido al calor solar.
Los investigadores esperaban detectar H₂O, pero no fue identificado en 3I/ATLAS.
“Esto no significa que 3I/ATLAS no tuviera agua común; solo indica que estaba por debajo de la sensibilidad de nuestras observaciones”, explicó Salazar Manzano. “Sin embargo, nos llevamos una gran sorpresa al detectar agua deuterada pese a no observar agua normal, lo que nos indicó de inmediato que 3I/ATLAS es un objeto verdaderamente inusual”.
Es poco probable que los astrónomos puedan determinar de qué sistema planetario proviene el cometa, pero eso no reduce su valor científico: los objetos interestelares pueden revelar aspectos ocultos del universo.
El Observatorio Vera C. Rubin, en Chile, que publicó sus primeras imágenes en junio, podría detectar con mayor frecuencia este tipo de objetos, lo que permitiría a los científicos determinar si 3I/ATLAS es una excepción o si otros cometas presentan niveles similares de deuterio.
“Estamos apenas viendo la punta del iceberg en el estudio de estos cometas interestelares”, afirmó el astrónomo planetario Theodore Kareta, profesor asistente en la Universidad de Villanova. “Nuestra forma de pensar como comunidad está evolucionando rápidamente a medida que aprendemos a hacer nuevas preguntas y a interpretar respuestas complejas”.
Kareta, quien ha estudiado 3I/ATLAS pero no participó en esta investigación, explicó que la presencia de deuterio actúa como una huella dactilar, revelando las condiciones en las que nació el cometa y cómo era la galaxia hace más de 10.000 millones de años, cuando tenía menos metales.
“A medida que nuestra galaxia ha envejecido, los tipos de cometas que ha formado han cambiado, y eso significa que también han cambiado los tipos de planetas que puede crear”, escribió Kareta. “Eso es lo que hace tan interesantes a estos cometas interestelares: no solo lo que son o cómo se ven, sino cómo nos permiten mirar hacia el pasado para entender si los planetas ‘allá afuera’ se parecen a los que tenemos en casa”.
