Com recurso a observações radiotelescópios para analisar em detalhe um cometa interestelar, astrólogos obtiveram novas informações sobre quando e onde é que este objeto celeste se formou
O cometa, denominado 3I/ATLAS, ganhou destaque mundial quando os investigadores o descobriram pela primeira vez a atravessar rapidamente o nosso sistema solar em julho do ano passado. É apenas o terceiro objeto interestelar — ou corpo celeste originário de fora do nosso sistema solar — a ser avistado a passar pela nossa parte do universo. O cometa iniciou a sua saída do nosso sistema solar em dezembro.
A investigação inicial sobre a composição do cometa, publicada a 23 de abril na revista Nature Astronomy, revela que este teve origem num local muito diferente do nosso próprio sistema solar, de acordo com os autores do estudo.
As observações foram realizadas utilizando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ou ALMA, no Chile, no início de novembro, poucos dias depois de o cometa ter passado mais perto do nosso sol.
O radiotelescópio ALMA permitiu aos investigadores medir o deutério no interior do cometa, marcando a primeira vez que este isótopo do hidrogénio foi detetado num 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”, explica por e-mail o autor principal do estudo, Luis Eduardo Salazar Manzano, doutorando no Departamento de Astronomia da Universidade de Michigan.
“As nossas observações com o ALMA indicam que a abundância de deutério na água do 3I/ATLAS é mais de 40 vezes superior ao valor nos oceanos da Terra e mais de 30 vezes superior ao valor nos cometas do Sistema Solar”, adianta.
As descobertas podem permitir aos investigadores compreender melhor as condições extremas do sistema planetário do cometa — e até discernir como era a Via Láctea muito antes do aparecimento do nosso sistema solar.
“Os objetos interestelares são cápsulas do tempo que trazem material dos ambientes onde outros sistemas planetários se formaram, e as nossas medições estão finalmente a permitir-nos abrir essas cápsulas do tempo e espreitar as condições físicas onde estes objetos tiveram origem”, explica Salazar Manzano.
Um gráfico compara o teor de água semi-pesada do 3I/ATLAS (à esquerda) e da Terra. foto NSF/AUI/NSF NRAO/M.Weiss/mweiss@nrao.edu/NSF/AUI/NSF NRAO/M.Weiss
Um objeto antigo e invulgar
A água, ou H₂O, contém normalmente dois átomos de hidrogénio e um átomo de oxigénio. Os átomos de hidrogénio incluem um único protão, ou seja, uma partícula subatómica com carga positiva. A água deuterada difere ligeiramente, na medida em que cada um dos átomos de hidrogénio contém também um único neutrão, ou seja, uma partícula subatómica sem carga. A adição do neutrão significa que a água deuterada é mais pesada do que o H₂O.
O estudo da abundância de água deuterada no 3I/ATLAS pode revelar indícios sobre o local onde o cometa se formou, afirmam os investigadores.
“O enriquecimento em deutério ocorre geralmente quando a água se forma em nuvens moleculares frias no espaço interestelar, o que acontece, em geral, por volta da mesma altura em que se formam os sistemas solares em torno de outras estrelas”, adianta Salazar Manzano.
Os investigadores acreditam que o sistema planetário onde o cometa interestelar teve origem era incrivelmente frio, muito mais frio do que o nosso próprio sistema solar durante a sua formação, acrescenta o especialista.
“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.”
Estudos anteriores indicaram que o cometa interestelar poderia ter até 11 mil milhões de anos, muito mais antigo do que o nosso sistema solar ou o Sol, que se formou há 4,5 mil milhões de anos.
A água ainda retida no interior do cometa provavelmente formou-se muito antes da sua estrela hospedeira, mas o 3I/ATLAS nasceu posteriormente a partir de um disco protoplanetário de gás e poeira que rodopiava em torno da estrela — o mesmo disco onde se formam os planetas, indica Salazar Manzano.
Dado que as temperaturas mais elevadas podem reduzir a quantidade de deutério devido a reações químicas, os investigadores acreditam que o 3I/ATLAS se formou e passou a maior parte do tempo nas regiões mais externas do disco protoplanetário, preservando a sua abundância de água deuterada.
As novas descobertas estão de acordo com observações anteriores que revelaram uma elevada abundância de dióxido de carbono no interior do cometa interestelar, o que também é consistente com um objeto que se formou na parte externa de um disco protoplanetário.
Uma representação artística mostra o 3I/ATLAS a passar junto ao Sol, com o gás metanol a azul e o cianeto de hidrogénio a laranja. foto NSF/AUI/NSF NRAO/M.Weiss
Um olhar histórico sobre a Via Láctea
A utilização do ALMA para as observações foi fundamental, uma vez que este radiotelescópio consegue apontar a um ângulo mais próximo do Sol do que os telescópios tradicionais. Os radiotelescópios detetam ondas de rádio de baixa energia, em vez da luz visível de alta energia ou do calor que podem destruir os componentes óticos de instrumentos de observação como o Telescópio Espacial James Webb.
A equipa utilizou o ALMA para estudar o cometa pouco depois de este se ter aproximado a 203 milhões de quilómetros do Sol — suficientemente perto para que o gelo do cometa se sublimasse, transformando-se num gás detetável devido ao calor do Sol.
Os investigadores esperavam detetar H₂O, mas este não foi detetado no 3I/ATLAS.
“Isto não significa que o 3I/ATLAS não tivesse água comum; significa apenas que estava abaixo da sensibilidade das nossas observações”, diz Salazar Manzano. “No entanto, tivemos uma grande surpresa quando percebemos que tínhamos detetado água deuterada, apesar de não termos detetado água comum, o que nos indicou imediatamente que o 3I/ATLAS era um objeto verdadeiramente invulgar.”
É improvável que os astrónomos consigam determinar de que sistema planetário 3I/ATLAS provém, mas isso não significa que o corpo celeste não vá fornecer informações inestimáveis – os objetos interestelares podem revelar aspetos do nosso universo que, de outra forma, permaneceriam ocultos e desconhecidos.
A Via Láctea pode ser vista acima do conjunto de radiotelescópios ALMA, no Chile. foto NSF/AUI/NSF NRAO/B.Foott
O Observatório Vera C. Rubin, localizado no Chile, divulgou as suas primeiras imagens em junho e espera-se que detete objetos interestelares com maior frequência — o que poderá permitir a Salazar Manzano e aos seus colegas determinar se o 3I/ATLAS é um caso isolado no que diz respeito à sua abundância de água deuterada, ou se outros cometas semelhantes apresentam um enriquecimento semelhante.
“É evidente que estamos apenas a ver a ponta do icebergue no que diz respeito ao estudo destes cometas interestelares”, refere o astrónomo planetário Dr. Theodore Kareta, professor assistente de astrofísica e ciências planetárias na Universidade de Villanova, perto de Filadélfia. “O nosso pensamento enquanto comunidade está a evoluir rapidamente à medida que aprendemos a fazer novas perguntas e a dar sentido a respostas confusas.”
Kareta estudou o 3I/ATLAS, mas não esteve envolvido nesta investigação. A presença de deutério no cometa é análoga a impressões digitais, afirma, revelando aquilo com que o cometa essencialmente nasceu — bem como como era a nossa galáxia há mais de 10 mil milhões de anos, quando era menos rica em metais do que é atualmente.
“À medida que a nossa galáxia envelheceu, os tipos de cometas que formou ao longo do tempo mudaram, e isso significa que os tipos de planetas que pode formar também mudaram”, refere Kareta num e-mail. “É isto que torna estes cometas interestelares tão interessantes — não é necessariamente o que são ou como se parecem, mas sim a forma como nos permitem olhar para trás no tempo, para descobrir se os planetas ‘lá fora’ se parecem com os que temos aqui em casa.”