Cometa interestelar 3I/ATLAS revela excesso de água pesada gerado em berçário estelar primitivo

Modelagens astroquímicas desenvolvidas por pesquisadores do RIKEN Pioneering Research Institute, no Japão, identificaram que as anomalias químicas do cometa interestelar 3I/ATLAS decorrem de seu nascimento em um berçário estelar de baixa metalicidade, típico de épocas mais antigas do universo. O corpo celeste, que cruzou a vizinhança planetária após viajar pelo espaço profundo, apresenta uma concentração incomum de deutério em sua composição líquida congelada e proporções atípicas de carbono.

A água congelada do objeto apresenta uma proporção entre deutério e hidrogênio de 0,95% a 0,98%, taxa próxima a 1%. O índice é mais de 30 vezes superior à média encontrada em cometas originários do próprio Sistema Solar, que oscila entre 0,015% e 0,03%. O deutério consiste em uma versão mais pesada do hidrogênio, carregando um nêutron adicional em seu núcleo atômico ao lado do próton convencional, o que confere a denominação de água pesada às moléculas formadas com essa variante.

O estudo conduzido pelo astroquímico Kenji Furuya, com colaboração de Martin Cordiner, astroquímico da Divisão de Exploração do Sistema Solar do NASA Goddard Space Flight Center, também avaliou os isótopos de carbono detectados no monóxido e no dióxido de carbono do cometa. As medições indicam uma proporção de carbono-12 para carbono-13 entre 123 e 191. O valor supera amplamente o padrão de referência do nosso sistema planetário, que fica em torno de 90, e a média de 68 com margem de 15 observada no meio interestelar local atual da Via Láctea.

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Por que a baixa presença de metais elevou a água pesada no cometa?

Em astrofísica, o conceito de metalicidade engloba qualquer elemento químico mais pesado do que o hidrogênio e o hélio, substâncias forjadas no interior das estrelas e dispersas por explosões de supernovas ao longo da evolução galáctica. De acordo com os modelos simulados a temperaturas de 10 Kelvin, correspondentes a 263 graus Celsius negativos, a carência desses elementos mais pesados desencadeou três fenômenos simultâneos que facilitaram o enriquecimento isotópico durante a síntese de gelo primitivo nas nuvens moleculares frias.

O primeiro fator foi a escassez de monóxido de carbono no gás interestelar, substância que atua destruindo o íon precursor H2D+, cuja permanência prolongada é necessária para gerar deutério atômico. O segundo elemento determinante consistiu na ausência de uma saturação excessiva de hidrogênio atômico livre, que em ambientes ricos em metais decorre da quebra da água por radiação ultravioleta e dilui o deutério existente. Por fim, taxas mais moderadas de ionização provocadas por raios cósmicos evitaram que a energia excedente revertesse quimicamente as moléculas precursoras para sua forma neutra original antes da condensação da água.

A coerência desse mecanismo foi atestada por meio da análise do metano presente no visitante interestelar. Embora a razão de deutério para hidrogênio no metano de 3I/ATLAS atinja cerca de 3%, patamar superior aos 0,2% medidos no cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, a proporção relativa entre a deuteração do metano e a da água permaneceu em 3,4 no corpo interestelar e em 4,8 no cometa do nosso sistema. O resultado comprova que a incorporação absoluta de deutério é potencializada pela baixa metalicidade sem romper as relações relativas entre as substâncias químicas.

Sobre a diferença drástica nos volumes de deutério, o jornalista científico Andy Tomaswick registrou a disparidade observada pelos instrumentos: “Quando os astrônomos mediram essa proporção de deutério/hidrogênio na água de 3I/ATLAS, encontraram uma proporção de cerca de 1%. Compare isso com os 0,015% a 0,03% encontrados em um cometa típico do sistema solar e fica claro que nosso visitante interestelar carrega muito mais ‘água pesada’ do que é típico em qualquer objeto do nosso próprio sistema solar”, afirmou, em tradução livre.

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Cronologia das descobertas sobre o cometa interestelar

• 1 de julho de 2025 — astrônomos realizam a descoberta do cometa interestelar 3I/ATLAS em trajetória hiperbólica pelo Sistema Solar.
• 14 de setembro de 2026 — equipe liderada por Kenji Furuya disponibiliza a revisão de seu artigo científico no repositório público arXiv.
• 22 de setembro de 2026 — divulgação detalha o modelo químico que explica a composição de água pesada do visitante interestelar.
• 23 de setembro de 2026 — análise das assinaturas de isótopos de carbono e hidrogênio em ambientes primitivos é repercutida por publicações científicas internacionais.

A identificação de 3I/ATLAS representou a terceira detecção confirmada na história da astronomia de um objeto hiperbólico vindo de fora do nosso sistema planetário, sucessor direto das passagens do 1I/’Oumuamua, descoberto em 2017, e do cometa 2I/Borisov, registrado em 2019. Análises espectroscópicas obtidas pelo Telescópio Espacial James Webb já haviam indicado assinaturas anômalas no corpo celeste antes da conclusão teórica formulada pelo grupo japonês, que aguarda a data definitiva de publicação de sua versão impressa no periódico The Astrophysical Journal Letters.