Uma nova avaliação da composição isotópica do cometa interestelar 3I/ATLAS, que tem estado nas manchetes recentemente, sugere que pode ter entre 10 e 12 mil milhões de anos. Este chamado “intruso” no nosso sistema solar é apenas o terceiro objeto a entrar no nosso vizinho cósmico vindo do espaço sideral.
Se estas novas estimativas de idade para os cometas estiverem corretas, elas sugerem 3I/Atlas Nascido dentro de bilhões de anos após a criação do universo Via Láctea.
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Portanto, com base na velocidade do cometa, os astrônomos Aster Taylor e Darryl Seligman da Universidade de Michigan e da Universidade Estadual de Michigan, respectivamente, determinaram que a idade de “movimento” do 3I/ATLAS está entre 3 bilhões e 11 bilhões de anos. É um intervalo amplo, com muita incerteza – mas agora um novo estudo liderado por Martin Cordiner, da NASA Goddard, apoia o limite mais antigo do intervalo, com base na composição isotópica do cometa.
da pesquisa Telescópio Espacial James WebbCordiner e sua equipe usaram espectroscopia no infravermelho próximo (NIRSpec) para medir a proporção de carbono-12 para carbono-13 em 3I/ATLAS, bem como o enriquecimento de moléculas de deutério na água 3I/ATLAS, um dos dois isótopos estáveis de hidrogênio. Ambas as propriedades são ferramentas importantes para inferir a idade e a origem dos cometas.
O isótopo é átomo têm o mesmo número de elementos idênticos próton Mas a quantidade é diferente nêutron. O carbono-12 é a forma regular do carbono, com 6 prótons e 6 nêutrons. O carbono 13 é um isótopo com 6 prótons e 7 nêutrons. O deutério tem um próton e um nêutron (ao contrário do velho hidrogênio, que tem um próton, mas nenhum nêutron).
No 3I/ATLAS, isótopos de carbono foram encontrados em compostos como monóxido de carbono e dióxido de carbono, e até mesmo em moléculas orgânicas como metanol, formaldeído e metano.
O NIRSpec descobriu que o 3I/ATLAS contém muito mais carbono-12 em relação ao carbono-13 do que qualquer coisa que vimos em nossa pesquisa. sistema solarou mesmo em discos de formação planetária próximos em torno de outros planetas Estrelaou nuvem molecular local. Isto nos diz que pelo menos 3I/ATLAS não é daqui.
Com o tempo, o carbono-13 tornou-se abundante no meio interestelar e nas nuvens moleculares onde as estrelas se formam. Portanto, a baixa abundância de carbono-13 em relação ao carbono-12 sugere que o 3I/ATLAS deve ter-se formado há muito tempo – antes que o carbono-13 pudesse acumular-se até aos níveis modernos.
Podemos usar modelos de evolução galáctica para estimar há quanto tempo isso aconteceu.
Há cerca de 13 mil milhões de anos, após a formação da Via Láctea, sofreu uma explosão estelar: um processo de formação estelar massiva. Muitas dessas estrelas logo evoluíram para estrela gigante vermelha antes que suas camadas externas se afastassem e formassem planetas nebulosa deixando para trás seu núcleo quente e inerte, que é o que chamamos anã branca.
Quando está num sistema binário estreito com outra estrela, uma anã branca pode roubar tanto material que provoca uma explosão termonuclear na sua superfície. Nós os chamamos de novas, e esses eventos produzem grandes quantidades de carbono-13. Portanto, espera-se que ocorra uma rápida explosão de explosões de novas durante os primeiros quatro mil milhões de anos da história da Via Láctea. Para o 3I/ATLAS, que tem uma proporção tão baixa de carbono-13 para carbono-12, mas ainda contém alguns elementos pesados, deve ter-se formado no meio de tudo isto, antes que a abundância de carbono-13 tivesse a oportunidade de se acumular na galáxia.
Isto efetivamente coloca a idade do 3I/ATLAS entre 10 e 12 bilhões de anos.
O enriquecimento de deutério no 3I/ATLAS também nos conta sobre a origem deste cometa interestelar. O deutério pode substituir um ou dois átomos de hidrogênio comuns na água, que é o que os cientistas chamam de enriquecimento de deutério. 3I/ATLAS O D/H do deutério enriquecido em água é uma ordem de grandeza maior do que o dos cometas típicos formados no sistema solar.
Este grau de enriquecimento ocorre em determinados ambientes. A temperaturas inferiores a 30 graus acima do zero absoluto (30 Kelvin/–243 graus Celsius/–405 graus Fahrenheit), a água gelada pode ser rica em deutério, típico das nuvens interestelares, e num ambiente relativamente pobre em elementos pesados, que remonta à formação da nossa galáxia no início da sua história.
Os cometas formam-se juntamente com os planetas, por isso, se estas descobertas estiverem corretas, o 3I/ATLAS é provavelmente o remanescente de um dos primeiros sistemas planetários da Via Láctea. O 3I/ATLAS pode nos dizer alguma coisa sobre esses primeiros planetas que se formaram com ele?
Os cometas são objetos gelados que se acredita terem se formado mais profundamente no disco de formação planetária, longe do calor de estrelas jovens que, de outra forma, evaporariam o gelo. A fronteira entre onde a água existe como vapor ou líquido no disco de um planeta e onde ela existe como gelo é chamada de linha de neve.
“Acreditamos que o material cometário em geral representa os blocos de construção dos planetas além da linha água-neve dos discos protoplanetários”, disse Cordiner ao Space.com. “Portanto, o mesmo pode ser verdade para os cometas interestelares, que fornecem informações únicas sobre a formação de planetas extrasolares.”
Os cientistas ainda estão a construir um quadro completo do inventário químico 3I/ATLAS, mas nesta fase podem dizer algumas coisas.
“Tanto o 2I/Borisov como o 3I/ATLAS apresentam composições relativamente ricas em carbono em comparação com os cometas do sistema solar,” disse Cordiner. “No mínimo, isto implica que o carbono era abundante no sistema planetário primitivo. O 3I/ATLAS também era rico em água.”
A presença de deutério e vários compostos de carbono e oxigénio sugere que ocorreram reações químicas bastante complexas nos grãos de poeira gelada a partir dos quais o sistema planetário do 3I/ATLAS provavelmente se formou, dizendo-nos que as moléculas orgânicas e a água eram componentes importantes dos planetas mesmo no início da história do Universo.
No entanto, as verdadeiras origens do 3I/ATLAS permanecem um mistério e poderão sempre permanecer um mistério. Como as interações gravitacionais entre o 3I/ATLAS e as estrelas que passam perto dele perturbam a sua órbita, traçar o seu caminho há mais de 10 milhões de anos torna-se difícil, se não impossível.
No entanto, o conhecimento da sua época restringe ligeiramente o âmbito.
O disco da Via Láctea é dividido em duas partes: um disco estreito, com 1.000 anos-luz de profundidade, onde ocorre a maior parte da formação estelar da nossa galáxia (e onde nasceu o nosso Sol), e um disco mais espesso, difuso e profundo (cerca de 3.000 anos-luz de profundidade). Observações da ESA de estrelas em discos espessos Gaia A missão mostrou que o disco grosso começou a formar-se há 13 mil milhões de anos, enquanto se pensa que o disco fino é muito mais jovem, tendo-se formado há cerca de 9 mil milhões de anos. Se essas idades estiverem corretas, então 3I/ATLAS pode ter se originado de uma estrela de disco espesso.
“Parece que quanto mais antigo (3I/ATLAS) mais provável é”, disse Cordiner.
Na verdade, o 3I/ATLAS é tão antigo que o sistema estelar que o produziu pode já não existir. O 3I/ATLAS é realmente uma relíquia de uma era perdida de formação planetária?
As descobertas estão atualmente aguardando revisão por pares, mas podem ser acessadas via pré-impressão.
