O cometa interestelar com química que intriga o Webb

Um cometa que não nasceu aqui está cruzando o Sistema Solar, e o que o telescópio James Webb encontrou em sua composição química deixou astrônomos em alerta.

O objeto, batizado de 3I/ATLAS, é apenas o terceiro visitante interestelar já confirmado na história da astronomia. Os dois anteriores, 'Oumuamua (2017) e o cometa Borisov (2019), já haviam gerado debate intenso sobre a origem e a natureza de objetos vindos de fora do nosso sistema planetário. O 3I/ATLAS, porém, trouxe algo diferente: uma assinatura química que não se encaixa nos padrões conhecidos dos cometas solares.

Metano em abundância e uma composição sem precedente

A detecção de metano no espectro do 3I/ATLAS foi um dos primeiros sinais de que este cometa não é comum. O telescópio James Webb, operado pela NASA, possui instrumentos capazes de analisar a luz refletida e emitida por objetos distantes com precisão suficiente para identificar moléculas específicas. No caso do 3I/ATLAS, além do metano, os dados apontaram para uma combinação de compostos que não havia sido registrada em nenhum cometa de origem solar estudado até hoje.

Cometas do nosso sistema são formados a partir do mesmo material primordial que deu origem ao Sol e aos planetas, há cerca de 4,6 bilhões de anos. Sua química, portanto, reflete as condições do disco protoplanetário solar. Quando um objeto vindo de outro sistema estelar apresenta proporções diferentes de moléculas, isso indica que ele se formou em um ambiente com temperatura, pressão e composição distintos, possivelmente ao redor de uma estrela com características muito diferentes do Sol.

A razão entre diferentes moléculas voláteis, como monóxido de carbono, dióxido de carbono, água e metano, funciona como uma espécie de impressão digital química. No 3I/ATLAS, essa impressão não combina com nenhuma das famílias de cometas catalogadas pelos astrônomos.

Por que visitantes interestelares são tão raros

O espaço entre estrelas é imensamente vazio. Para que um objeto expelido de outro sistema chegue até o nosso, ele precisa ter sido lançado com velocidade suficiente para escapar da gravidade da sua estrela de origem e, depois, atravessar anos-luz de vácuo sem ser capturado por nenhuma outra estrela no caminho.

O 'Oumuamua causou polêmica por seu formato alongado e por acelerar de maneira inesperada ao se afastar do Sol, sem que nenhuma cauda de gás fosse visível para justificar o impulso. O Borisov foi mais comportado: mostrou uma cabeleira e uma cauda típicas de cometas, com composição razoavelmente próxima à dos cometas solares, embora com proporções ligeiramente diferentes de monóxido de carbono.

O 3I/ATLAS parece ser o mais distinto dos três.

Isso não significa que ele seja artificial ou que carregue qualquer coisa além de gelo e rocha. Significa que o sistema estelar onde ele se formou tinha condições que favoreceram a formação de compostos em proporções diferentes das que existiam na nebulosa solar primitiva.

O James Webb e a espectroscopia de cometas

O James Webb Space Telescope foi projetado justamente para observações em infravermelho com resolução sem precedente. Essa capacidade é fundamental para a espectroscopia de cometas: moléculas como metano, água, amônia e dióxido de carbono possuem assinaturas características em comprimentos de onda infravermelhos que telescópios ópticos convencionais não conseguem capturar com a mesma nitidez.

A missão já havia demonstrado sua utilidade para o estudo de objetos do Sistema Solar ao mapear a atmosfera superior de Urano em três dimensões, rastreando temperaturas e partículas carregadas até 5.000 quilômetros acima das nuvens. Aplicar essa mesma tecnologia a um cometa interestelar em passagem representa um salto qualitativo na capacidade de estudar objetos de fora do sistema.

O tempo disponível para observações é limitado. Cometas interestelares estão em trajetórias hiperbólicas: entram, passam pelo periélio (o ponto mais próximo do Sol) e partem para nunca mais voltar. Cada hora de observação com o Webb é, portanto, irreversível.

O que a química do 3I/ATLAS pode revelar

A composição de um cometa reflete as condições do ambiente onde ele se formou. Temperaturas mais baixas durante a formação, por exemplo, favorecem a incorporação de moléculas mais voláteis, como o metano, que se congela a temperaturas extremamente baixas (cerca de -182 graus Celsius).

A presença abundante de metano no 3I/ATLAS sugere que ele pode ter se formado em uma região muito fria do seu sistema de origem, possivelmente equivalente ao que chamamos de Nuvem de Oort no nosso sistema, uma região distante e gelada onde cometas ficam armazenados por bilhões de anos antes de serem perturbados gravitacionalmente. Outra hipótese é que o sistema estelar de origem tinha uma composição química diferente da do Sol. Estrelas mais ricas em carbono produzem discos protoplanetários com mais compostos carbonáceos, o que poderia explicar proporções incomuns de certas moléculas.

Nenhuma dessas hipóteses pode ser confirmada apenas com os dados espectrais do Webb. Mas cada conjunto de observações adiciona uma peça ao quebra-cabeça.

Janelas para outros sistemas estelares

A astronomia tem poucos meios diretos de estudar a composição de objetos formados em outros sistemas estelares. Exoplanetas são detectados principalmente por seus efeitos sobre a luz das estrelas hospedeiras, e mesmo o Webb tem dificuldade para analisar atmosferas de planetas rochosos em detalhes. Cometas interestelares, por outro lado, passam suficientemente perto para serem observados diretamente.

O 3I/ATLAS é, nesse sentido, uma amostra de outro sistema estelar entregue diretamente à vizinhança do Sol, sem que nenhuma missão espacial precisasse ser lançada.

A University of Oxford e outras instituições já estão envolvidas na análise dos dados coletados. O ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), no Chile, também pode contribuir com observações em comprimentos de onda de rádio, complementando o que o Webb detectou no infravermelho.

O 3I/ATLAS foi detectado pelo sistema de alerta ATLAS, que monitora o céu em busca de objetos que se movem rapidamente em relação às estrelas de fundo. A velocidade de entrada no Sistema Solar foi um dos primeiros indicadores de que a trajetória não era gravitacionalmente ligada ao Sol.

Quando os dados completos do Webb forem publicados em artigos revisados por pares, a composição química detalhada do 3I/ATLAS deve fornecer o conjunto mais rico de informações já obtido sobre um objeto interestelar em passagem.