Novos Insights nas Notas de Pesquisa de Hoje sobre 3I/ATLAS

Antes da minha corrida matinal ao nascer do sol, esbocei um modelo para o fluxo de poeira ao redor do novo objeto interestelar, 3I/ATLAS, que aparece como um brilho difuso na imagem obtida pelo Telescópio Espacial Hubble em 21 de julho de 2025.

Uma das coincidências notáveis em relação ao 3I/ATLAS é o alinhamento de sua trajetória com o plano orbital da eclíptica dos planetas ao redor do Sol. Isso significa que o 3I/ATLAS está passando através do chamado pó zodiacal interplanetário que reside nesse plano. Como esse pó se torna mais rarefeito a grandes distâncias, o fluxo de poeira da superfície do 3I/ATLAS está destinado a ser eventualmente interrompido por esse meio zodiacal.

O brilho da luz solar espalhada se estende a uma distância característica de cerca de 3.000 km em todas as direções a partir do 3I/ATLAS. A densidade de massa do fluxo se dilui inversamente ao quadrado do raio até ser interrompida pela pressão de arrasto do meio ambiente. Fluxos de partículas de poeira podem interagir eletromagneticamente, já que partículas de poeira frequentemente adquirem carga elétrica. Se o núcleo do 3I/ATLAS tiver 10 km de raio, como inferido de seu brilho para um albedo de 5%, então a densidade do fluxo é diluída por um fator de 90.000 a uma distância de cerca de 3.000 km em relação ao valor inicial próximo à superfície do núcleo.

Velocidade de ejeção

Qual é a velocidade de ejeção do fluxo a partir da superfície do 3I/ATLAS? O valor mínimo seria a velocidade de rotação dessa superfície. O período de rotação observado de 16 horas dá uma velocidade de rotação de cerca de 1 metro por segundo para um núcleo com 10 km de raio. Mas análises detalhadas da imagem do Hubble sugerem uma velocidade de ejeção de cerca de 20 metros por segundo para partículas de poeira de 1 micrômetro.

O gás expelido transfere ao meio ambiente uma pressão de arrasto igual à sua densidade de massa multiplicada pelo quadrado da velocidade de ejeção. À medida que o fluxo se rarefaz, essa pressão declina inversamente ao quadrado da distância e eventualmente é interrompida pelo meio zodiacal. No referencial do objeto, o meio ambiente se move a 60 km/s em sentido contrário. Adotando uma densidade característica para o meio zodiacal de cerca de uma massa de próton por centímetro cúbico, e a velocidade de 60 km/s do 3I/ATLAS em relação a esse meio, calculei o perfil de densidade de massa do fluxo de forma que ele seja interrompido a aproximadamente 3.000 km. Extrapolando a densidade de massa até a superfície do objeto e multiplicando pela velocidade de ejeção de 20 m/s e pela área da superfície voltada para o Sol, obtém-se uma taxa de perda de massa de cerca de 10 kg por segundo. Esse valor é muito próximo ao inferido por outras análises da imagem do Hubble.

A taxa de perda de massa inferida é independente do raio assumido do núcleo, pois a densidade de massa na superfície escala inversamente com o quadrado do raio após a calibração no raio de parada. Como a taxa de perda de massa escala com a densidade de massa na superfície vezes a área da superfície (que escala com o quadrado do raio), o valor final não depende do tamanho do núcleo.

Ausência de cauda cometária

A confinamento pela pressão de arrasto e a baixa densidade de massa nas regiões externas da nuvem de poeira explicam a ausência de uma cauda cometária proeminente atrás do 3I/ATLAS. A massa total de poeira necessária para manter essa nuvem em estado estável por seis meses pode ser fornecida por uma camada superficial de apenas 1 mm de espessura em um objeto de 10 km. Essa camada pode ter se formado pela fragmentação da superfície devido ao bombardeio por poeira e gás interestelar durante uma longa jornada no espaço interestelar.

A densidade de coluna do fluxo derivada é muito baixa para torná-lo opaco. Isso sugere que o avermelhamento do espectro do 3I/ATLAS reflete a superfície vermelha do próprio objeto, característica de objetos do Cinturão de Kuiper, como Arrokoth, observado pela sonda New Horizons e considerado rico em moléculas orgânicas após longa exposição a raios cósmicos interestelares e radiação ultravioleta.

Mais importante, a baixa opacidade da poeira sugere que a maior parte da luz refletida vem da superfície do 3I/ATLAS, e não da poeira ao seu redor. Dada sua luminosidade, o raio precisa ser da ordem de 10 km para um albedo de 5%, ou algumas vezes menor para um refletor perfeito.

Dois enigmas

Como destaquei em meu primeiro artigo sobre o 3I/ATLAS, essa conclusão levanta dois enigmas:

1. Os objetos interestelares anteriores, 1I/ʻOumuamua e 2I/Borisov, tinham apenas algumas centenas de metros de tamanho. Com base no reservatório de rochas do sistema solar, esperaríamos encontrar 100 mil rochas de 100 m de diâmetro para cada rocha de 20 km. Claramente, não observamos tantos objetos no tamanho de ʻOumuamua e Borisov antes de descobrirmos o 3I/ATLAS.
2. O reservatório de materiais rochosos no espaço interestelar só poderia fornecer um objeto de 20 km a cada 10.000 anos, mesmo assumindo que todo o material estivesse concentrado nesse tipo de rocha.

Se o 3I/ATLAS não for uma rocha feita de elementos pesados, o que poderia ser?

• Uma possibilidade é que seja um iceberg de hidrogênio ou hélio, elementos muito mais abundantes no espaço interestelar. O problema é que um iceberg de hidrogênio se evaporaria facilmente sob a luz das estrelas.
• Alternativamente, o 3I/ATLAS pode ter sido direcionado intencionalmente ao sistema solar interno, não sendo parte do reservatório natural de rochas em trajetórias aleatórias.
• Um design tecnológico também explicaria o alinhamento de sua trajetória com o plano da eclíptica (probabilidade de apenas 0,2%) e sua passagem próxima a Marte, Vênus e Júpiter (probabilidade de apenas 0,005%).

Espera-se que os dados coletados nos próximos meses revelem mais detalhes sobre o 3I/ATLAS à medida que ele se aproxima do Sol e se torna mais brilhante e quente. Esse aquecimento poderá revelar sua verdadeira natureza.

SOBRE O AUTOR

Avi Loeb é chefe do Galileo Project, diretor fundador da Black Hole Initiative da Universidade de Harvard, diretor do Instituto de Teoria e Computação no Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics e ex-chefe do departamento de astronomia de Harvard (2011–2020). Foi membro do Conselho de Assessores de Ciência e Tecnologia do Presidente dos EUA e presidente do Conselho de Física e Astronomia das Academias Nacionais. É autor do best-seller Extraterrestrial: The First Sign of Intelligent Life Beyond Earth e coautor do livro-texto Life in the Cosmos (2021). Sua nova obra Interstellar foi lançada em edição de bolso em agosto de 2024.

Fonte: https://avi-loeb.medium.com/new-insights-in-todays-research-notes-on-3i-atlas-4e44fdc8fdd2