3I/ATLAS: Il terzo visitatore interstellare rivela una produzione d'acqua 'iperattiva'

3I/ATLAS: il terzo visitatore interstellare rivela una produzione d'acqua "iperattiva"

L'arrivo di un oggetto interstellare (ISO) all'interno del nostro sistema solare offre una rara opportunità ad alto potenziale di studiare i mattoni di sistemi planetari lontani senza lasciare il nostro cortile cosmico. L'ultimo visitatore di questo tipo, 3I/ATLAS, ha fornito agli astronomi una ricchezza di dati che sfida le precedenti supposizioni riguardanti la composizione di questi corpi nomadi. Mentre il primo oggetto interstellare, 1I/‘Oumuamua, appariva come un frammento roccioso e asciutto, e il secondo, 2I/Borisov, si comportava più come una tipica cometa, 3I/ATLAS si è rivelato "iperattivo". Una nuova ricerca che utilizza osservazioni spaziali indica che 3I/ATLAS sta rilasciando acqua su una scala che suggerisce una storia evolutiva notevolmente diversa rispetto ai suoi predecessori.

Uno studio guidato da Hanjie Tan e Jian-Yang Li del Planetary Environmental and Astrobiological Research Laboratory (PEARL) presso la Sun Yat-sen University, insieme a Xiaoran Yan dell'Istituto di Fisica Applicata ”Nello Carrara” (IFAC–CNR), ha caratterizzato la produzione d'acqua di 3I/ATLAS durante il suo critico passaggio al perielio. Poiché la traiettoria dell'oggetto lo ha portato estremamente vicino al Sole, i telescopi terrestri non sono stati in grado di osservarlo a causa del bagliore solare. Per aggirare questa limitazione, i ricercatori si sono rivolti allo strumento Solar Wind ANisotropies (SWAN) a bordo della sonda SOHO (Solar and Heliospheric Observatory), che monitora le emissioni Lyman-alpha dagli atomi di idrogeno neutro — il sottoprodotto delle molecole d'acqua dissociate dalla radiazione solare.

Caratterizzare la natura iperattiva di 3I/ATLAS

Il risultato principale della ricerca, pubblicato in una bozza recente per l'American Astronomical Society, è un tasso di produzione d'acqua di picco post-perielio ($Q_{\mathrm{H_2O}}$) di circa $4 \times 10^{28}$ molecole al secondo. Per contestualizzare, i ricercatori hanno calcolato che ciò richiede una "frazione attiva" minima di circa il 30% della superficie dell'oggetto, assumendo un raggio massimo del nucleo di 2,8 chilometri. Nella scienza cometaria, una frazione attiva di questa portata è considerata "iperattiva", poiché la maggior parte delle comete del sistema solare sublima solo da una piccola percentuale della propria superficie.

Questo livello di attività traccia un parallelo sorprendente con la Cometa 103P/Hartley 2, una nota cometa iperattiva all'interno del nostro sistema solare. Tan e colleghi suggeriscono che l'alto tasso di produzione probabilmente non provenga esclusivamente dalla superficie del nucleo, ma piuttosto da una "sorgente distribuita" di grani ghiacciati. Mentre 3I/ATLAS si avvicinava al Sole, sembra aver rilasciato una nube di piccole particelle ghiacciate che hanno sublimato all'unisono, creando un'area superficiale effettiva per il rilascio di acqua più grande di quella che il nucleo solido potrebbe fornire da solo. Ciò suggerisce che 3I/ATLAS possa essere un frammento di un planetesimo molto più grande e ricco di sostanze volatili proveniente dal suo sistema d'origine.

La dinamica dell'asimmetria del perielio

Uno dei contributi più significativi di questo studio è la documentazione di una "asimmetria del perielio" nel comportamento dell'oggetto. Confrontando le loro misurazioni post-perielio con i precedenti dati pre-perielio, il team ha scoperto che 3I/ATLAS non si è illuminato e oscurato alla stessa velocità. Nel suo viaggio in entrata verso il Sole, la produzione di acqua è aumentata bruscamente, scalando a $r_h^{-5.9 \pm 0.8}$ (dove $r_h$ è la distanza eliocentrica). Tuttavia, mentre si allontanava dal Sole (in uscita), il calo è stato molto più graduale, scalando a $r_h^{-3.3 \pm 0.3}$.

Questa asimmetria fornisce un'impronta dell'evoluzione termica dell'oggetto. Il ripido aumento in entrata ha probabilmente segnato la transizione quando 3I/ATLAS ha attraversato la "linea di sublimazione del ghiaccio d'acqua" a circa 2-3 au, causando un improvviso risveglio delle sostanze volatili dormienti. Il calo più graduale post-perielio suggerisce che l'energia termica assorbita durante il suo massimo avvicinamento ha continuato a guidare l'attività anche mentre l'oggetto si ritirava nelle zone più fredde del sistema solare. I ricercatori hanno utilizzato la modellazione Monte Carlo 3D per confermare che questo comportamento era guidato dall'insolazione solare agente su un'area attiva stabile, piuttosto che da un singolo outburst o da un evento di frammentazione.

Un messaggero stabile dalla galassia

Nonostante l'intenso calore del perielio, 3I/ATLAS ha mostrato una notevole stabilità strutturale. A differenza di 2I/Borisov, che aveva mostrato segni di un outburst ottico e un rapido calo nella produzione d'acqua vicino al Sole, 3I/ATLAS ha mantenuto un'emissione costante. Secondo il team di ricerca, non ci sono stati "segni di outburst o rapido esaurimento della produzione di acqua" durante la finestra di osservazione tra novembre e dicembre 2025. Questa stabilità suggerisce una composizione omogenea, dove le sostanze volatili sono distribuite uniformemente in tutta la matrice del nucleo anziché essere intrappolate in sacche isolate.

L'età dinamica di 3I/ATLAS aggiunge ulteriore mistero. Con un'elevata velocità iperbolica in eccesso ($v_{\infty} \approx 58$ km/s), si stima che l'oggetto abbia un'età compresa tra 3 e 11 miliardi di anni. Questa età implica che si sia formato durante la storia primordiale della Galassia, potenzialmente precedendo la nascita del nostro Sole. La sua natura "incontaminata" — avendo trascorso miliardi di anni nel profondo freddo dello spazio interstellare — rende la sua improvvisa risposta iperattiva al calore solare un punto di dati fondamentale per comprendere la formazione dei planetesimi in altri sistemi stellari.

Confronto tra i tre visitatori interstellari

La scoperta e la caratterizzazione di 3I/ATLAS consentono un affascinante studio comparativo dei tre oggetti interstellari noti:

• 1I/‘Oumuamua: Apparentemente inattivo, senza chioma rilevabile, il che ha portato a teorie che vanno da un frammento di ghiaccio di azoto a un frammento roccioso.
• 2I/Borisov: Molto ricco di volatili con un alto rapporto CO/H2O, ma incline a frammentazione e outburst vicino al Sole.
• 3I/ATLAS: Caratterizzato da una produzione d'acqua "iperattiva" e da una chioma stabile dominata dai grani, rispecchiando alcune delle comete più attive del nostro sistema.

Questa diversità suggerisce che l'oggetto interstellare "standard" non esiste. Al contrario, la Via Lattea appare popolata da un'ampia varietà di piccoli corpi, che riflettono i diversi ambienti chimici e termici dei dischi protoplanetari in cui si sono formati.

Implicazioni per il futuro della scienza cometaria

Lo studio di Tan, Yan e Li sottolinea il ruolo indispensabile di risorse spaziali come SOHO nell'astronomia moderna. Senza lo strumento SWAN, la fase più attiva di 3I/ATLAS sarebbe stata una "scatola nera" per i ricercatori. Mentre la comunità astronomica si prepara per le missioni future — come la missione Comet Interceptor dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA), che mira ad attendere nello spazio che una cometa incontaminata o un ISO entri nel sistema — i dati di 3I/ATLAS forniscono una tabella di marcia su cosa aspettarsi.

Guardando al futuro, la stabilità e la natura ricca di acqua di 3I/ATLAS offrono la speranza che i futuri visitatori interstellari possano essere più che semplici ombre fugaci. Se oggetti come 3I/ATLAS sono comuni, potrebbero servire come "sistemi di consegna galattici", trasportando acqua e molecole organiche attraverso le vaste distanze tra le stelle. Per ora, 3I/ATLAS continua il suo viaggio di ritorno nel vuoto interstellare, lasciandosi alle spalle una scia di dati che ha ampliato significativamente la nostra comprensione dei viaggiatori erranti della galassia.