A equipe internacional liderada por Rohan Rahatgaonkar e Darryl Z. Seligman usou o Very Large Telescope (VLT) no Chile para acompanhar a evolução química deste cometa vindo de outro lugar.
Imagem do telescópio espacial Hubble mostrando o cometa interestelar 3I/ATLAS com sua coma e cauda nascente.
Crédito: NASA/ESA/David Jewitt (UCLA)/Joseph DePasquale (STScI)
Suas observações espectroscópicas revelaram a presença de vapor de níquel atômico a uma distância de 3,88 unidades astronômicas do Sol, ou cerca de quatro vezes a distância Terra-Sol. O que torna esta detecção particularmente notável é que normalmente, a tais distâncias, as temperaturas são muito frias para que os metais possam passar diretamente do estado sólido para o estado gasoso.
Os pesquisadores constataram que a intensidade desta emissão metálica aumentava significativamente à medida que o cometa se aproximava de nossa estrela.
A ausência simultânea de detecção de ferro nos espectros obtidos sugere um mecanismo de liberação do níquel diferente da simples sublimação. Os cientistas propõem que o níquel poderia estar ligado a moléculas orgânicas complexas que se decompõem sob o efeito da radiação solar. Estes compostos, chamados carbonilos metálicos, poderiam liberar átomos de níquel a temperaturas bem inferiores às necessárias para vaporizar o metal puro. Esta hipótese explicaria por que se observa níquel sem detectar ferro, sendo este último menos suscetível de formar este tipo de complexos voláteis.
Espectros UV/azul de 3I/ATLAS mostrando a emissão de níquel em diferentes períodos de observação.
Crédito: Rahatgaonkar et al.
As observações complementares do telescópio espacial James Webb revelaram outras particularidades químicas deste cometa interestelar. Sua atmosfera, chamada coma, contém uma proporção invulgarmente elevada de dióxido de carbono em relação à água, uma proporção que difere da observada na maioria dos cometas do nosso Sistema Solar. A detecção simultânea de gelo de água e monóxido de carbono sugere uma mistura de materiais gelados que se aquecem progressivamente. Estas características químicas poderiam refletir as condições particulares do sistema estelar onde este cometa se formou, há potencialmente bilhões de anos.
A continuação das observações durante as próximas semanas promete novas descobertas sobre a composição dos materiais interestelares. Os astrônomos esperam detectar o surgimento de novas espécies químicas e compreender melhor os processos em ação neste visitante interestelar excepcional. Estes estudos comparativos entre cometas interestelares e cometas do Sistema Solar nos ajudam a determinar se os ingredientes básicos para formar planetas são universais ou variam de acordo com os ambientes estelares.
Os cometas interestelares: mensageiros cósmicos
Os cometas interestelares como 3I/ATLAS representam uma categoria de objetos celestes que não estão ligados gravitacionalmente a uma estrela particular. Eles viajam através da galáxia, atravessando ocasionalmente sistemas planetários como o nosso. Sua alta velocidade e sua trajetória hiperbólica permitem distingui-los dos cometas nativos do nosso Sistema Solar.
Estes viajantes cósmicos formaram-se ao redor de outras estrelas, provavelmente em discos protoplanetários semelhantes àquele que deu origem ao nosso próprio sistema. Sua composição reflete as condições físicas e químicas particulares do seu sistema de origem, o que os torna amostras naturais de materiais extraterrestres. Ao contrário dos meteoritos, eles não foram modificados pela entrada na atmosfera terrestre.
O estudo destes objetos permite aos astrônomos comparar diretamente a matéria proveniente de diferentes sistemas estelares. Cada cometa interestelar detectado oferece assim uma oportunidade única de testar se os processos de formação planetária são universais ou se produzem resultados diferentes de acordo com o ambiente estelar. Sua raridade e sua passagem rápida tornam cada observação particularmente preciosa para a comunidade científica.
A espectroscopia astronômica: decifrar a luz dos astros
A espectroscopia é uma técnica fundamental em astronomia que consiste em decompor a luz dos objetos celestes em seus diferentes comprimentos de onda. Cada elemento químico e cada molécula possuem uma assinatura espectral única, como uma impressão digital luminosa. Ao analisar estes espectros, os cientistas podem determinar a composição química de objetos situados a anos-luz de distância.
No caso de 3I/ATLAS, os pesquisadores usaram espectrógrafos como X-shooter e UVES instalados no Very Large Telescope no Chile. Estes instrumentos são capazes de detectar linhas de emissão específicas correspondentes a átomos de níquel excitados. A intensidade destas linhas permite quantificar a quantidade de níquel presente na coma do cometa.
A detecção de níquel sem ferro simultâneo é particularmente reveladora. Ela indica que o níquel não é liberado por simples aquecimento, mas provavelmente por processos químicos mais complexos. Estas observações espectrais finas permitem remontar aos mecanismos físico-químicos que ocorrem na superfície do cometa, mesmo a distâncias onde os instrumentos não podem resolver diretamente sua estrutura.