Nuevas observaciones realizadas con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) han permitido la primera medición de agua deuterada —también conocida como agua semipesada— en un objeto interestelar. El descubrimiento revela que el cometa interestelar 3I/ATLAS contiene al menos 30 veces la proporción de agua semipesada que se encuentra en los cometas de nuestro propio Sistema Solar, lo que abre una ventana química directa a las condiciones de extremo frío bajo las cuales se formó el sistema estelar de origen de este cometa.
La investigación fue liderada por el estudiante de doctorado Luis E. Salazar Manzano, de la Universidad de Michigan, en colaboración con la profesora asistente Teresa Paneque-Carreño, quien actuó como investigadora principal del programa de Tiempo Discrecional del Director de ALMA que hizo posibles estas observaciones. Los datos fueron obtenidos con el Atacama Compact Array (ACA) de ALMA tan solo seis días después de que 3I/ATLAS alcanzara su punto más cercano al Sol — una ventana de observación muy estrecha que fue posible gracias a la capacidad única de ALMA de apuntar al Sol, a diferencia de la mayoría de los telescopios ópticos.
«Las nuevas observaciones muestran que las condiciones que dieron lugar a la formación de nuestro Sistema Solar son muy diferentes de cómo los sistemas planetarios evolucionaron en otras partes de la galaxia», explicó Salazar Manzano.
Los cometas son conocidos como bolas de nieve sucia, en parte por su alto contenido de agua — agua que conserva un registro químico congelado del entorno en el que se formaron. Junto al agua ordinaria (H₂O), los cometas contienen una variante molecular llamada agua deuterada (HDO), en la que un átomo de hidrógeno es reemplazado por deuterio, un átomo de hidrógeno con un neutrón adicional. En los cometas del Sistema Solar, hay aproximadamente una molécula de agua semipesada por cada diez mil moléculas de agua ordinaria. En 3I/ATLAS, esa proporción es al menos 30 veces mayor — y más de 40 veces la observada en los océanos de la Tierra.
Cabe destacar que el agua ordinaria (H₂O) en sí quedó por debajo del umbral de detección de ALMA en estas observaciones. El equipo determinó la proporción D/H de forma indirecta, detectando directamente el HDO e infiriendo la tasa de producción de agua a partir de la excitación de líneas de metanol — un sofisticado enfoque de modelado que pone de manifiesto las capacidades analíticas únicas de ALMA.
Esta proporción elevada apunta a un origen en un entorno excepcionalmente frío y químicamente distinto. «Los procesos químicos que conducen al enriquecimiento del agua deuterada son muy sensibles a la temperatura y generalmente requieren temperaturas inferiores a unos 30 kelvin, o cerca de −243 °C», explicó Salazar Manzano. Esta proporción quedó determinada cuando se formó el sistema de origen del cometa y se ha conservado intacta durante su viaje interestelar.
El rol de ALMA fue determinante para este descubrimiento. Paneque-Carreño destacó: «La mayoría de los instrumentos no pueden apuntar al Sol, pero los radiotelescopios como ALMA sí pueden. Pudimos observar el cometa apenas días después del perihelio, justo cuando asomaba tras su tránsito por detrás del Sol. Esto nos permitió obtener una medición de estas moléculas que no es posible con otros instrumentos.»
Más allá de ser una huella química de un sistema planetario distante, la proporción HDO/H₂O tiene un significado cosmológico especial: las abundancias de deuterio e hidrógeno se establecieron durante el propio Big Bang, lo que convierte esta medición en una sonda de importancia fundamental sobre las condiciones en las que nacen otros mundos. «Cada cometa interestelar trae consigo un poco de su historia, sus fósiles, de otro lugar. No sabemos exactamente de dónde, pero con instrumentos como ALMA podemos comenzar a entender las condiciones de ese lugar y compararlas con las nuestras», expresó Paneque-Carreño.