ALMA revela inusual composición de cometa interestelar 2l/Borisov.

El año pasado, nuestro Sistema Solar recibió una visita galáctica: el cometa interestelar 2I/Borisov. Al apuntar las antenas del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hacia el cometa el 15 y 16 de diciembre de 2019, los astrónomos pudieron, por primera vez, observar la composición química de un objeto proveniente de otro sistema planetario. Los hallazgos de esta observación se publicaron en línea el 20 de abril de 2020 en la revista Nature Astronomy.

ALMA observó gas de ácido cianhídrico (HCN, a la izquierda) y de monóxido de carbono (CO, a la derecha) saliendo del cometa interestelar 2l/Borisov. Las imágenes de ALMA muestran que el cometa contiene una cantidad inusualmente elevada de gas de CO. ALMA es el primer telescopio en medir las concentraciones de gases emanados directamente del núcleo de un objeto proveniente de otro sistema planetario. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), M. Cordiner & S. Milam; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Las observaciones realizadas con ALMA por un equipo internacional de científicos dirigido por Martin Cordiner y Stefanie Milam, del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, en Maryland (EE. UU.), revelaron que el gas liberado por el cometa contenía cantidades inusualmente elevadas de monóxido de carbono (CO). Se trata de concentraciones mayores a las de cualquier cometa estudiado a una distancia de hasta 2 unidades astronómicas (UA) del Sol, es decir, 300 millones de kilómetros [1]. Se calcula, en efecto, que la concentración de CO de 2I/Borisov es entre 9 y 26 veces superior al promedio de los cometas de nuestro Sistema Solar.

Los cometas son objeto de gran interés para los astrónomos debido a que pasan la mayor parte del tiempo muy lejos de las estrellas, en entornos muy fríos. A diferencia de los planetas, su composición interna no cambia mucho desde el momento de su formación. Por lo tanto, pueden contener información valiosa sobre los procesos ocurridos durante su nacimiento en los discos protoplanetarios. “Esta es la primera vez que estudiamos el interior de un comenta ajeno a nuestro Sistema Solar, y es considerablemente diferente de la mayoría de los cometas que hemos observado hasta ahora”, afirma el astroquímico Martin Cordiner.

ALMA permitió detectar dos moléculas en el gas expulsado por el cometa: ácido cianhídrico (HCN) y monóxido de carbono (CO). Aunque esperaban encontrar HCN, que 2I/Borisov resultó contener en cantidades similares a las de los cometas de nuestro Sistema Solar, los científicos quedaron sorprendidos con la gran cantidad de CO que observaron. “Este cometa debe haberse formado a partir de material con grandes concentraciones de CO congelado, que solo se encuentra en lugares con las temperaturas más bajas del espacio, bajo los -250 grados Celsius”, explica la astrónoma planetaria Stefanie Milam.

Representación artística del cometa interestelar 2l/Borisov mientras viaja por nuestro Sistema Solar. Este misterioso viajero proveniente de las profundidades del espacio es el primer cometa proveniente a ciencia cierta de otra estrella. Está formado de una aglomeración poco compacta de pedazos de hielo y partículas de polvo, y probablemente tiene menos de 1 kilómetro de extensión. Al acercarse al Sol, el cometa se calienta y expide gas. Créditos: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

“ALMA ha contribuido para transformar nuestra forma de entender la naturaleza del material que compone los cometas de nuestro propio Sistema Solar y, ahora, de este particular objeto proveniente de un sistema vecino. Es únicamente gracias a la sensibilidad sin precedentes de ALMA en el espectro submilimétrico que hemos sido capaces de determinar las características del gas liberado por objetos tan únicos”, celebra Anthony Remijan, del Observatorio Radioastronómico Nacional de Estados Unidos, en Charlottesville (Virginia), quien firma el artículo como coautor.

El monóxido de carbono es una de las moléculas más abundantes del espacio, y está presente dentro de la mayoría de los cometas. Aun así, su concentración en los cometas varía enormemente, y nadie sabe bien por qué. En parte, puede ser por el lugar del sistema solar donde se formó el cometa, y también por las características de su órbita y la cantidad de veces que está cerca al sol, provocando la evaporación de los gases congelados que contiene.

“Si los gases que observamos reflejan la composición del lugar de nacimiento de 2I/Borisov, significaría que se formó de una manera distinta de los cometas de nuestro Sistema Solar, en una zona extremadamente fría y alejada de un sistema planetario distante”, agrega Cordiner. Sería un lugar similar a la fría región llena de cuerpos congelados más allá de Neptuno conocida como el Cinturón de Kuiper.

Los astrónomos no pueden sino especular sobre el tipo de estrella presente en el sistema planetario al que pertenece 2I/Borisov. “La mayoría de los discos protoplanetarios observados con ALMA giran alrededor de estrellas jóvenes y de baja masa como nuestro Sol”, señala Cordiner. “Mucho de estos discos se extienden bastante más allá de la zona donde se cree que se formaron nuestros propios cometas, y contienen grandes cantidades de polvo y gas extremadamente fríos. Es posible que 2I/Borisov provenga de uno de esos discos más grandes”.

Considerando la gran velocidad a la que atravesó nuestro Sistema Solar (33 kilómetros por segundo), los astrónomos sospechan que 2I/Borisov fue eyectado de su sistema huésped por la interacción con una estrella o un planeta gigante que se interpuso en su camino. A continuación, habría pasado millones o quizás miles de millones de años en un frío y solitario viaje por el espacio interestelar antes de ser descubierto por el astrónomo aficionado Gennady Borisov, el 30 de agosto de 2019.

2I/Borisov es apenas el segundo objeto interestelar detectado a la fecha en nuestro Sistema Solar. El primero, 1I/’Oumuamua, fue descubierto en octubre de 2017, pero como ya iba de salida fue difícil determinar si se trataba de un cometa, un asteroide u otra cosa. En el caso de 2I/Borisov, la presencia de un penacho activo de polvo y gas permitió confirmarlo como el primer cometa interestelar.

Mientras no se observen otros cometas interestelares, la inusual composición de 2I/Borisov seguirá ofreciendo más preguntas que respuestas: ¿es su composición normal en los cometas interestelares? ¿Veremos más cometas interestelares con composiciones químicas peculiares en los próximos años? ¿Qué nos enseñarán sobre cómo se forman los planetas en otros sistemas solares?

“El cometa 2l/Borisov nos dio un primer atisbo de la química que dio vida a otro sistema planetario”, señala Milam. “Pero solo cuando podamos compararlo con otros cometas interestelares sabremos si 2l/Borisov es un caso especial o si todos los objetos interestelares tienen cantidades elevadas de CO”.

Vía Láctea sobre ALMA. La Vía Láctea resplandece sobre el conjunto ALMA en esta imagen tomada desde una secuencia de lapso de tiempo durante la  ESO Ultra HD Expedition. La Vía Láctea sobre las antenas de ALMA. Crédito: ESO/B. Tafreshi. 

Información adicional.

Los resultados de este estudio se consignaron en el artículo “Unusually high CO abundance of the first active interstellar comet” (‘Concentración inusualmente alta de CO en el primer cometa interestelar activo’), de M. Cordiner & S. Milam et al., publicado en la revista Nature Astronomy (DOI: 10.1038/s41550-020-1087-2). El comunicado de prensa original fue publicado por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO) socio de ALMA en nombre de Norteamérica.

Nota [1]: Un cometa conocido como C/2016 R2 (PanSTARRS), proveniente de la Nube de Oort, contenía niveles de CO más elevados que Borisov cuando se encontraba a 2,8 UA del Sol.

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (MOST), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.

Enlaces de interés:

• Choque de cometas explica la sorprendente presencia de aglomeraciones de gas descubiertas por ALMA
• Cinturón de cometas alrededor de sistema multiplanetario distante arroja indicios de planetas escondidos o desplazados
• ALMA obtiene imagen detallada de cometa navideño
• ALMA confirma que cometas forjan moléculas orgánicas en sus polvorientas atmósferas
• Publicación en HubbleSite.

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• Publicado en ALMA el 20 de abril del 2020, enlace publicación.