Webb descobre origem do Cometa interestelar 3I/ATLAS

Um cometa vindo de outro sistema planetário entrou no campo de visão do telescópio James Webb e devolveu um retrato fora do padrão. O cometa interestelar 3I/ATLAS carrega gelo (de água) e poeira, mas o espectro dele quase não exibe as duas bandas de absorção que o gelo costuma deixar em 1,5 e 2,0 micrômetros. Um micrômetro é a milésima parte do milímetro. No lugar delas, aparece uma absorção larga e intensa em 3 micrômetros, acompanhada de gás escapando do objeto.

A leitura que melhor se ajusta aos dados é que esse gelo não viaja em grãos limpos. Ele está embutido em agregados de poeira refratária, o material rochoso que resiste a temperaturas altas sem evaporar, com tamanhos que vão da fração de micrômetro ao micrômetro. É gelo, sim, só que “sujo”, situado no extremo poeirento de uma escala contínua que o estudo propõe existir em discos protoplanetários diferentes.

Dados do estudo: observações do 3I/ATLAS feitas com o instrumento NIRSpec, no modo PRISM, a bordo do telescópio espacial James Webb, em três datas: 6 de agosto de 2025 (a 3,3 unidades astronômicas do Sol), 22 de dezembro de 2025 (2,4 au) e 1º de abril de 2026 (5,7 au). Cada unidade astronômica equivale à distância média entre a Terra e o Sol. A janela cobre oito meses em torno do periélio, o ponto da órbita mais próximo do Sol. O trabalho tem o identificador de publicação 2041-8205/1011/1/L11.

O que é o cometa interestelar 3I/ATLAS?

Interestelar é o rótulo para um corpo que não nasceu preso à órbita do Sol: ele vem de fora do Sistema Solar e atravessa a nossa vizinhança de passagem. O 3I/ATLAS é um cometa com essa origem, e o estudo acompanhou a luz dele em três momentos ao longo de oito meses, entre 3,3 e 5,7 unidades astronômicas do Sol. Para dar escala: 5,7 unidades astronômicas são quase seis vezes a distância média entre a Terra e o Sol.

As datas foram comparadas porque o objeto estava em posições diferentes em relação ao Sol antes e depois do periélio, que na segunda época ficou em 2,4 unidades astronômicas. O 3I/ATLAS já havia rendido outras análises, entre elas a de um 3I/ATLAS carregado de metanol.

O que o James Webb mediu: gás escapando e uma faixa escura em 3 micrômetros

O espectro do 3I/ATLAS mostra emissão de água (H2O), gás carbônico (CO2) e monóxido de carbono (CO) na forma de gás, além de uma banda de absorção larga em 3 micrômetros. Convém entender o vocabulário: absorção é o oposto de brilho. A molécula retira parte da luz naquele comprimento de onda e deixa uma marca escura no espectro, uma espécie de impressão digital da substância e do jeito como ela está arranjada.

Essa é a chave do achado. Em cometas do Sistema Solar ricos em gelo já descritos na literatura, a absorção em 3 micrômetros costuma vir acompanhada das bandas de 1,5 e 2,0 micrômetros. No 3I/ATLAS, elas aparecem fracas ou ausentes. O contraste com esses cometas é justamente o que motivou a modelagem espectral do trabalho.

Por que o cometa interestelar 3I/ATLAS não repete o padrão dos cometas conhecidos?

A resposta que os modelos dão é: porque o gelo está misturado à poeira refratária em agregados pequenos, de submícron a mícron. Material refratário é aquele que se condensa em temperaturas altas e não evapora fácil, pedra e poeira em resumo. Agregado, por sua vez, é um conjunto: vários grãos menores unidos, com gelo e poeira na mesma estrutura.

Segundo a modelagem do estudo, são esses agregados, e não grãos de gelo puro, que reproduzem melhor o espectro observado. O gelo não desapareceu. A proposta é que ele esteja em outro tipo de grão, e isso muda a assinatura que chega até nós. Vale lembrar que gelo aparece em lugares improváveis do nosso próprio Sistema Solar, como o gelo nos polos de Mercúrio.

De agosto de 2025 a abril de 2026: grãos maiores e um detalhe em 3,1 micrômetros

A terceira época, em 1º de abril de 2026, traz duas diferenças em relação à primeira. O espectro favorece a presença de uma segunda população de agregados, agora maiores, com cerca de um micrômetro e ricos em gelo. E surge uma estrutura sutil perto de 3,1 micrômetros, compatível com gelo de água cristalino. Cristalino, aqui, significa que as moléculas estão organizadas numa rede ordenada, em vez de amontoadas sem ordem, o estado chamado amorfo.

A palavra “sutil” é do próprio estudo, e isso importa. Não é um sinal gritante, e sim um detalhe fino no espectro, que entra na conta junto com o resto.

O que a modelagem ainda não decide?

Duas histórias cabem nos mesmos dados. Na primeira, o gelo já era cristalino nas duas épocas, e a mudança do espectro vem principalmente do tamanho dos grãos e da proporção de poeira refratária misturada. Na segunda, o objeto passaria de um estado parecido com o amorfo para o cristalino. O estudo não fecha a questão.

Há outras ressalvas que os próprios autores levantam. A descrição dos grãos vem de ajuste de modelos ao espectro, não de uma imagem deles: o que se mede é luz, e o que se propõe é a estrutura que melhor explica essa luz. Além disso, a ideia maior do trabalho, de que blocos de gelo formados em discos protoplanetários diferentes podem compartilhar uma mesma física, é apresentada como sugestão a partir das semelhanças espectrais, não como resultado fechado.

3I/ATLAS, cometas do Sistema Solar e objetos além de Netuno: um mesmo gelo

O estudo também compara o 3I/ATLAS com os objetos transnetunianos, corpos que orbitam além de Netuno, em especial com várias classes espectrais de objetos de porte médio. As propriedades do 3I ficam entre as dos cometas ricos em gelo do Sistema Solar e as dessas classes.

Daí vem a proposta central: a de um continuum na física do gelo de água, uma escala que vai de grãos praticamente puros a agregados com quantidades variadas de material refratário, todos na faixa de submícron a mícron. O 3I/ATLAS estaria no extremo rico em refratários dessa escala.

Um cometa de passagem como amostra de outro berçário planetário

O estudo fala dos blocos gelados que deram origem aos planetesimais, os corpos que, ao se aglomerar, formam planetas. Se o estado físico do gelo de água segue a mesma escala contínua em discos ao redor de estrelas diferentes, então a receita de gelo e poeira que um dia constrói planetas pode não ser uma peculiaridade do nosso próprio disco. É uma sugestão, não uma demonstração, e o texto do trabalho é explícito nisso.

O que fica é a imagem de um objeto que passou oito meses sendo observado a distâncias entre 2,4 e 5,7 vezes a Terra-Sol e devolveu um retrato químico de outro berçário planetário. As semelhanças com o nosso são o achado. As diferenças, o próximo capítulo.

Perguntas frequentes

O que é gelo de água com material refratário?

É gelo de água embutido em grãos que também contêm material refratário, ou seja, poeira rochosa que resiste a temperaturas altas sem evaporar. No 3I/ATLAS, segundo a modelagem do estudo, esse gelo aparece em agregados de submícron a mícron, e não em grãos de gelo puro.

O 3I/ATLAS tem água?

Sim. O estudo identifica gelo de água nos agregados que carregam material refratário e emissão de água (H2O) em forma de gás no espectro do 3I/ATLAS, ao lado de gás carbônico e monóxido de carbono.

O 3I/ATLAS é um objeto transnetuniano?

Não. O 3I/ATLAS é um cometa interestelar, e o estudo compara as propriedades espectrais dele com as de objetos transnetunianos de porte médio, que são corpos que orbitam além de Netuno.

Fontes

• JWST Reveals Refractory-rich Water Ice in Interstellar Comet 3I/ATLAS: Evidence for a Continuum of Grain Properties across Protoplanetary Disks, identificador de publicação 2041-8205/1011/1/L11.

Foto: Alex Andrews no Pexels

Matéria escrita e revisada originalmente por Paulo Budri.

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