3I/ATLAS: O Terceiro Visitante Interestelar Revela Produção 'Hiperativa' de Água

3I/ATLAS: O Terceiro Visitante Interestelar Revela Produção de Água 'Hiperativa'

A chegada de um objeto interestelar (ISO) em nosso sistema solar oferece uma oportunidade rara e de alto valor para estudar os blocos de construção de sistemas planetários distantes sem sair de nosso próprio quintal cósmico. O mais recente visitante desse tipo, o 3I/ATLAS, forneceu aos astrônomos uma riqueza de dados que desafia suposições anteriores sobre a composição desses corpos nômades. Enquanto o primeiro objeto interestelar, 1I/‘Oumuamua, apareceu como um fragmento rochoso e seco, e o segundo, 2I/Borisov, comportou-se mais como um cometa típico, o 3I/ATLAS revelou-se "hiperativo". Novas pesquisas que utilizam observações baseadas no espaço indicam que o 3I/ATLAS está liberando água em uma escala que sugere uma história evolutiva notavelmente diferente de seus predecessores.

Um estudo liderado por Hanjie Tan e Jian-Yang Li, do Planetary Environmental and Astrobiological Research Laboratory (PEARL) na Universidade Sun Yat-sen, juntamente com Xiaoran Yan do Instituto de Física Aplicada ”Nello Carrara” (IFAC–CNR), caracterizou a produção de água do 3I/ATLAS durante sua passagem crítica pelo periélio. Como a trajetória do objeto o levou extremamente perto do Sol, os telescópios terrestres não conseguiram observá-lo devido ao brilho solar. Para contornar essa limitação, os pesquisadores recorreram ao instrumento Solar Wind ANisotropies (SWAN) a bordo da espaçonave SOHO (Solar and Heliospheric Observatory), que monitora as emissões Lyman-alfa de átomos de hidrogênio neutro — o subproduto de moléculas de água dissociadas pela radiação solar.

Caracterizando a Natureza Hiperativa do 3I/ATLAS

A principal descoberta da pesquisa, publicada em um rascunho recente para a American Astronomical Society, é uma taxa de produção de água pós-periélio de pico ($Q_{\mathrm{H_2O}}$) de aproximadamente $4 \times 10^{28}$ moléculas por segundo. Para colocar isso em perspectiva, os pesquisadores calcularam que isso requer uma "fração ativa" mínima de cerca de 30% da superfície do objeto, assumindo um raio máximo do núcleo de 2,8 quilômetros. Na ciência cometária, uma fração ativa desta magnitude é considerada "hiperativa", já que a maioria dos cometas do sistema solar sublima apenas a partir de uma pequena porcentagem de sua área de superfície.

Este nível de atividade traça um paralelo impressionante com o Cometa 103P/Hartley 2, um conhecido cometa hiperativo dentro do nosso próprio sistema solar. Tan e seus colegas sugerem que a alta taxa de produção provavelmente não está vindo apenas da superfície do núcleo, mas sim de uma "fonte distribuída" de grãos de gelo. À medida que o 3I/ATLAS se aproximava do Sol, parece ter liberado uma nuvem de pequenas partículas de gelo que sublimaram em uníssono, criando uma área de superfície efetiva maior para a liberação de água do que o núcleo sólido poderia fornecer por conta própria. Isso sugere que o 3I/ATLAS pode ser um fragmento de um planetesimal muito maior e rico em voláteis de seu sistema de origem.

A Dinâmica da Assimetria de Periélio

Uma das contribuições mais significativas deste estudo é a documentação de uma "assimetria de periélio" no comportamento do objeto. Ao comparar suas medições pós-periélio com dados anteriores pré-periélio, a equipe descobriu que o 3I/ATLAS não brilhou e escureceu na mesma proporção. Em sua jornada de aproximação ao Sol, a produção de água aumentou acentuadamente, escalonando em $r_h^{-5.9 \pm 0.8}$ (onde $r_h$ é a distância heliocêntrica). No entanto, à medida que se afastava do Sol (saída), o declínio foi muito mais suave, escalonando em $r_h^{-3.3 \pm 0.3}$.

Esta assimetria fornece uma impressão digital da evolução térmica do objeto. O aumento acentuado na aproximação provavelmente marcou a transição quando o 3I/ATLAS cruzou a "linha de sublimação do gelo de água" a cerca de 2 a 3 au, causando um despertar repentino de voláteis dormentes. O declínio mais suave pós-periélio sugere que a energia térmica absorvida durante sua maior aproximação continuou a impulsionar a atividade mesmo quando o objeto recuava para as regiões mais frias do sistema solar. Os pesquisadores usaram modelagem 3D de Monte Carlo para confirmar que esse comportamento foi impulsionado pela insolação solar agindo em uma área ativa estável, em vez de uma explosão única ou um evento de fragmentação.

Um Mensageiro Estável da Galáxia

Apesar do calor intenso do periélio, o 3I/ATLAS exibiu uma estabilidade estrutural notável. Ao contrário do 2I/Borisov, que mostrou sinais de um surto óptico e um rápido declínio na produção de água perto do Sol, o 3I/ATLAS manteve uma produção constante. De acordo com a equipe de pesquisa, não houve "sinais de surtos ou esgotamento rápido da produção de água" durante a janela de observação de novembro a dezembro de 2025. Esta estabilidade sugere uma composição homogênea, onde os voláteis estão distribuídos uniformemente por toda a matriz do núcleo, em vez de estarem presos em bolsões isolados.

A idade dinâmica do 3I/ATLAS aumenta ainda mais seu mistério. Com uma alta velocidade de excesso hiperbólico ($v_{\infty} \approx 58$ km/s), estima-se que o objeto tenha entre 3 e 11 bilhões de anos. Esta idade implica que ele foi formado durante o início da história da Galáxia, potencialmente antes do nascimento do nosso próprio Sol. Sua natureza "prístina" — tendo passado bilhões de anos no frio profundo do espaço interestelar — torna sua resposta repentina e hiperativa ao calor solar um ponto de dados vital para entender a formação de planetesimais em outros sistemas estelares.

Comparando os Três Visitantes Interestelares

A descoberta e caracterização do 3I/ATLAS permitem um fascinante estudo comparativo dos três objetos interestelares conhecidos:

• 1I/‘Oumuamua: Aparentemente inativo, sem coma detectável, levando a teorias que variam de um fragmento de gelo de nitrogênio a um estilhaço rochoso.
• 2I/Borisov: Altamente rico em voláteis com uma alta proporção de CO/H2O, mas propenso a fragmentação e surtos perto do Sol.
• 3I/ATLAS: Caracterizado por uma produção de água "hiperativa" e uma coma estável dominada por grãos, espelhando alguns dos cometas mais ativos em nosso próprio sistema.

Esta diversidade sugere que o objeto interestelar "padrão" não existe. Em vez disso, a Via Láctea parece ser povoada por uma grande variedade de pequenos corpos, refletindo os diversos ambientes químicos e térmicos dos discos protoplanetários nos quais se formaram.

Implicações para o Futuro da Ciência Cometária

O estudo de Tan, Yan e Li ressalta o papel indispensável de ativos baseados no espaço, como o SOHO, na astronomia moderna. Sem o instrumento SWAN, a fase mais ativa do 3I/ATLAS teria sido uma "caixa preta" para os pesquisadores. À medida que a comunidade astronômica se prepara para futuras missões — como a Comet Interceptor da Agência Espacial Europeia (ESA), que visa esperar no espaço por um cometa prístino ou ISO para entrar no sistema — os dados do 3I/ATLAS fornecem um roteiro do que esperar.

Olhando para o futuro, a estabilidade e a natureza rica em água do 3I/ATLAS oferecem esperança de que os futuros visitantes interestelares possam ser mais do que apenas sombras passageiras. Se objetos como o 3I/ATLAS forem comuns, eles poderiam servir como "sistemas de entrega galáctica", transportando água e moléculas orgânicas através das vastas distâncias entre as estrelas. Por enquanto, o 3I/ATLAS continua sua jornada de volta ao vazio interestelar, deixando para trás um rastro de dados que expandiu significativamente nossa compreensão dos viajantes errantes da galáxia.