El JWST detecta metano en el objeto interestelar 3I/ATLAS

JWST caracteriza el objeto interestelar 3I/ATLAS, detectando metano y volátiles del subsuelo

El Telescopio Espacial James Webb (JWST) ha alcanzado un hito significativo en el estudio de los visitantes extrasolares, realizando el primer análisis espectroscópico en el infrarrojo medio del objeto interestelar 3I/ATLAS. Este tercer visitante confirmado de fuera de nuestro sistema solar ha proporcionado a los astrónomos una visión poco común y detallada de la composición química de un cuerpo formado en un entorno alienígena lejano. Utilizando el Instrumento de Infrarrojo Medio (MIRI) del telescopio, un equipo de investigación que incluye a Matthew Belyakov, Ian Wong y Bryce T. Bolin observó el objeto después de su paso por el perihelio, capturando datos que sugieren una compleja historia de procesamiento térmico y la preservación de antiguos volátiles del subsuelo. Los hallazgos, obtenidos durante las observaciones en diciembre de 2025, representan un cambio de paradigma en nuestra capacidad para muestrear los componentes básicos de otros sistemas estelares.

La llegada de 3I/ATLAS sigue los pasos del enigmático 1I/‘Oumuamua y del más tradicionalmente cometario 2I/Borisov. Sin embargo, 3I/ATLAS ha ofrecido una oportunidad única para su caracterización debido a su cronología orbital y a la sensibilidad sin precedentes del JWST. El análisis cinemático sugiere que este objeto probablemente se originó en el disco grueso de la Vía Láctea, una región poblada por estrellas antiguas, y se aproximó a nuestro sistema solar desde la dirección de la constelación de Sagitario. Al estudiar tales objetos, los científicos pueden determinar si los planos químicos de nuestro propio sistema solar son típicos o si somos un caso atípico en el vecindario galáctico. Las observaciones de 3I/ATLAS se llevaron a cabo a distancias heliocéntricas de 2,20 y 2,54 ua, proporcionando una ventana al comportamiento de desgasificación del objeto cuando comenzaba su largo viaje de regreso al vacío interestelar.

La importancia científica de 3I/ATLAS y su firma de volátiles

Para capturar la huella química de 3I/ATLAS, los investigadores emplearon el Espectrómetro de Resolución Media (MRS) en el instrumento MIRI del JWST. Esto permitió la detección de características de fluorescencia específicas en el rango de longitud de onda de 5 a 28 micras. Entre los descubrimientos principales estuvo la clara detección de la banda \(\nu_2\) de vapor de agua entre 5,8 y 7,0 micras, junto con la banda principal \(\nu_2\) y las bandas calientes asociadas de dióxido de carbono (CO₂) centradas alrededor de las 15 micras. Estas mediciones revelaron un perfil químico sorprendente: 3I/ATLAS exhibe una proporción inusualmente alta de CO₂ con respecto al agua de aproximadamente 8:1. Esta relación es significativamente mayor que la observada en los cometas típicos del sistema solar, lo que sugiere que el objeto puede haberse formado en una región enriquecida con dióxido de carbono o quizás bajo condiciones de radiación específicas que alteraron su química primordial.

Más allá de los volátiles habituales, los espectros de MIRI también revelaron una transición prohibida de níquel atómico a 7,507 micras. La presencia de tales vapores de metales pesados en una coma cometaria es un fenómeno que solo se ha reconocido recientemente en cometas del sistema solar, y su detección en un objeto interestelar subraya la comunalidad de ciertos procesos térmicos en diferentes sistemas estelares. El equipo también observó una fuente extendida de producción de agua dentro de la coma cercana al núcleo, lo que indica que la desgasificación no proviene solo del núcleo en sí, sino también de los granos de hielo arrastrados dentro de la coma. Este fenómeno de "fuente extendida" proporciona pistas sobre la estructura física de 3I/ATLAS, sugiriendo una composición de hielo frágil que desprende material a medida que se calienta.

Detección revolucionaria de metano y materiales del subsuelo

Quizás el resultado más innovador de la campaña del JWST es la primera detección directa de metano (CH₄) en un objeto interestelar. El metano es una especie altamente volátil que a menudo se agota en las capas superficiales de los cuerpos cometarios debido al calentamiento solar. En el caso de 3I/ATLAS, los investigadores notaron un inicio retrasado de la producción de metano en relación con el agua. Esto sugiere que el metano no estaba presente en la superficie inmediata, sino que estaba encerrado en material del subsuelo no procesado. A medida que el calor del Sol penetraba más profundamente en el objeto durante su paso por el perihelio, estos volátiles "frescos" fueron liberados, proporcionando una mirada al material prístino que ha permanecido inalterado desde la formación del objeto hace millones o miles de millones de años.

Este descubrimiento responde a una pregunta de larga data sobre la presencia de metano en objetos interestelares. Si bien las observaciones previas de 2I/Borisov insinuaban varias moléculas portadoras de carbono, la identificación directa de CH₄ en 3I/ATLAS confirma que estos viajeros interestelares transportan los precursores orgánicos necesarios para una química compleja. La enriquecida relación CH₄:H₂O, en comparación con la base de los cometas de la nube de Oort, distingue aún más a 3I/ATLAS como una entidad químicamente distinta. El surgimiento de metano del subsuelo sirve como un "reloj térmico", narrando la historia de cómo las capas más externas del objeto fueron procesadas por la radiación interestelar y eventos de calentamiento previos, mientras que su interior permaneció como una cápsula del tiempo criogénica de otro mundo.

Planetología comparada y la dinámica de la desgasificación de 3I/ATLAS

Las observaciones del JWST se dividieron en dos épocas distintas, separadas por 12 días en diciembre de 2025. Este cronometraje permitió al equipo de investigación rastrear la evolución de la actividad del objeto a medida que se alejaba del Sol. Curiosamente, los datos mostraron una reducción significativa en la desgasificación general durante este breve período. Cabe destacar que el nivel medido de actividad de agua cayó más abruptamente que el de las otras especies gaseosas. Esta desgasificación diferencial proporciona datos críticos sobre la volatilidad de los materiales involucrados; a medida que la superficie se enfría, el agua —que requiere más energía para sublimarse que el CO₂ o el CH₄— es la primera en experimentar una disminución en su producción. Este comportamiento consolida aún más el estatus de 3I/ATLAS como un cuerpo altamente rico en volátiles en comparación con los cometas más "templados" que se encuentran en el sistema solar interior.

Al comparar a 3I/ATLAS con los cometas locales, la diferencia más marcada sigue siendo el enriquecimiento de dióxido de carbono. Mientras que la mayoría de los cometas de la nube de Oort tienen el agua como su volátil dominante, 3I/ATLAS parece estar dominado por óxidos de carbono. Esta firma química puede apuntar hacia un entorno de formación en un disco protoplanetario alrededor de una estrella más fría que nuestro Sol, o quizás en una región de un disco donde el hielo de CO₂ podría dominar sobre el hielo de agua. Los investigadores sugieren que 3I/ATLAS podría haberse originado en una zona de transición entre los discos delgado y grueso de la galaxia, potencialmente dentro de un disco de planetesimales primordial o una exonube de Oort que fue perturbada por encuentros estelares.

Direcciones futuras en la investigación interestelar

La exitosa caracterización de 3I/ATLAS marca el comienzo de una nueva era en la astronomía "alienígena". Al establecer una base química para los visitantes interestelares, el JWST proporciona los datos necesarios para construir modelos más precisos de cómo se forman y evolucionan los sistemas planetarios en toda la galaxia. La presencia de metano, dióxido de carbono y níquel atómico en un solo cuerpo interestelar sugiere que la diversidad de estos objetos puede ser incluso mayor de lo que se anticipaba anteriormente. Cada nuevo visitante proporciona una muestra "gratuita" de un sistema solar lejano, ahorrándonos el viaje imposible de recorrer años luz para alcanzarlos.

Mirando hacia el futuro, la comunidad científica se está preparando para un aumento en tales descubrimientos. Se espera que el próximo Observatorio Vera C. Rubin, con su Investigación del Espacio-Tiempo como Legado (LSST), detecte muchos más objetos interestelares a medida que entren en nuestra vecindad. Con el JWST proporcionando la capacidad de "seguimiento" de alta resolución, los astrónomos pronto pasarán de estudiar curiosidades individuales como 3I/ATLAS a realizar estudios estadísticos de la diversidad química interestelar. Esta comprensión evolutiva de cómo se preservan los volátiles a través de las vastas distancias del espacio nos ayudará, en última instancia, a comprender los orígenes de los componentes básicos de la vida y la frecuencia de los entornos habitables en toda la Vía Láctea.