Con ayuda del telescopio espacial James Webb la NASA encuentra el origen del cometa 3I/ATLAS

El cometa 3I/ATLAS llegó al Sistema Solar con una composición que no se parecía a la de ningún cuerpo local estudiado, de ahí que muchos pensaran que se trataba de una nave extraterrestre. Pero sólo se trataba del tercer objeto interestelar confirmado después de 1I/‘Oumuamua y 2I/Borisov.

Sus hielos conservan propiedades que revelan el sistema planetario donde nació y se pudieron estudiar gracias a su elevada producción de gas cuando alcanzó el perihelio. Su estudio fue algo excepcional, sobre todo para un visitante con una trayectoria hiperbólica que regresó al espacio interestelar.

El Atacama Compact Array, integrado en ALMA, complementó las mediciones mediante líneas de monóxido de carbono y cianuro de hidrógeno. Estos datos permitieron estimar la velocidad de expansión de la coma y mejorar los modelos empleados para calcular las tasas de producción molecular.

El resultado central fue una firma isotópica extraordinaria compuesta básicamente de agua muy enriquecida en deuterio y carbono con una escasez notable de carbono-13, dos pistas independientes que apuntan hacia un origen remoto, extremadamente frío y posiblemente mucho más antiguo que el Sistema Solar.

El agua pesada revela un origen extremadamente frío

El Webb detectó HDO, una molécula de agua en la que uno de los átomos de hidrógeno es sustituido por deuterio. Al comparar HDO con H₂O, el equipo obtuvo una relación deuterio/hidrógeno de 0.98 ± 0.06 % en el agua cometaria observada con NIRSpec.

Esta proporción supera unas 34 veces el promedio medido en los cometas del Sistema Solar y cerca de 10 veces el valor medio observado en protoestrellas. Dentro de nuestro sistema, únicamente la atmósfera de Venus presenta una relación mayor, debido a su prolongada evolución atmosférica.

El enriquecimiento indica que buena parte del hielo se formó a temperaturas inferiores a 30 Kelvin, equivalentes a unos −243 grados Celsius. En esas condiciones, las reacciones favorecen la incorporación de deuterio al agua antes del nacimiento de pequeños cuerpos planetesimales.

Los modelos también muestran que una radiación intensa y una ionización por rayos cósmicos superior a la habitual pueden acelerar este proceso. La composición de 3I/ATLAS sugiere, además, que su agua experimentó poco reprocesamiento térmico dentro del disco planetario donde terminó acumulándose como hielo primitivo.

El carbono sitúa su nacimiento en la Vía Láctea primitiva

Las mediciones del dióxido y el monóxido de carbono revelaron relaciones carbono-12/carbono-13 de 141 a 191 y de 123 a 172, respectivamente. Son valores muy superiores a los del Sol, la Tierra y los cometas conocidos, que suelen concentrarse alrededor de una proporción cercana a 90.

El carbono-13 se acumula progresivamente en el medio interestelar conforme varias generaciones de estrellas procesan materia y la devuelven al espacio. Por ello, una proporción elevada de carbono-12 puede indicar que el material se originó antes de que la galaxia alcanzara su enriquecimiento químico actual.

Al comparar las mediciones con modelos de evolución química galáctica, los autores proponen que 3I/ATLAS pudo formarse hace entre 11,000 y 12,000 millones de años. La estimación depende de su región natal, de la historia estelar local y la cantidad de isótopos en la galaxia

Aun así, debió conservar regiones densas, frías y protegidas donde el hielo pudo formarse, sobrevivir y terminar incorporado a un pequeño cuerpo planetario.

Una cápsula química para la arqueología galáctica

Los objetos interestelares pueden funcionar como muestras directas de otros sistemas planetarios. A diferencia de la luz procedente de una estrella o un disco distante, estos cuerpos transportan material sólido y helado que puede analizarse mientras atraviesa temporalmente nuestra vecindad cósmica.

También presentó una coma dominada por monóxido de carbono después del perihelio, con abundancias de CO y CO₂ mayores que la del agua. La evolución de sus emisiones confirma que la actividad cometaria cambia conforme distintas reservas internas de hielo reciben calentamiento solar directo.

Su importancia no reside en buscar vida, sino en reconstruir temperaturas, niveles de radiación, metalicidad y evolución estelar mediante isótopos, combinación ofrece una vía independiente para estudiar etapas remotas de la Vía Láctea.

Aunque la edad propuesta todavía posee incertidumbres, la combinación de deuterio y carbono distingue claramente a 3I/ATLAS de los cometas solares. Futuros visitantes permitirán comprobar si esta química es excepcional o representa una población de pequeños planetesimales aún no identificada.