La cometa 3I/ATLAS rappresenta una scoperta straordinaria nel panorama astronomico contemporaneo, posizionandosi come il terzo oggetto interstellare mai individuato all’interno del nostro vicinato cosmico. Secondo le più recenti analisi sulla sua composizione isotopica, questo “invasore” celeste potrebbe vantare un’età compresa tra i 10 e i 12 miliardi di anni. Se tali stime venissero confermate, significherebbe che 3I/ATLAS si è formata in un’epoca remotissima, appena pochi miliardi di anni dopo la nascita della Via Lattea stessa.
Cometa 3I/ATLAS: velocità estrema e origini interstellari
Identificata nel 2025, la cometa ha immediatamente attirato l’attenzione degli esperti per la sua incredibile dinamica di movimento. Dirigendosi verso il Sole a una velocità di 58 chilometri al secondo, 3I/ATLAS ha stabilito il primato come la cometa più veloce mai osservata, superando nettamente i suoi predecessori interstellari 1I/’Oumuamua e 2I/Borisov. Dal punto di vista teorico, una velocità così elevata è un indicatore diretto di un’età avanzata: l’oggetto deve aver attraversato lo spazio per un tempo immensamente lungo, accumulando accelerazione attraverso ripetuti incontri gravitazionali con altre stelle e corpi celesti che hanno agito come vere e proprie “fionde” cosmiche.
Inizialmente, gli astronomi Aster Taylor e Darryl Seligman avevano calcolato per 3I/ATLAS un’età cosiddetta “cinematica” basata sulla sua traiettoria, situandola in un ampio intervallo tra i 3 e gli 11 miliardi di anni. Tuttavia, la notevole incertezza di questa stima è stata recentemente ridotta grazie a un nuovo studio guidato da Martin Cordiner del Goddard Space Flight Center della NASA. Questa ricerca si schiera decisamente a favore del valore più alto dell’intervallo, utilizzando prove chimiche profonde per supportare l’ipotesi di un oggetto estremamente antico.
Il salto di qualità nella comprensione di questa cometa è avvenuto grazie all’impiego dello spettrometro nel vicino infrarosso (NIRSpec) montato sul telescopio spaziale James Webb. Attraverso questo strumento d’avanguardia, il team di Cordiner ha potuto analizzare con precisione il rapporto tra gli isotopi carbonio-12 e carbonio-13, oltre a misurare il livello di arricchimento di deuterio nell’acqua della cometa. Questi parametri isotopici fungono da “impronte digitali” cosmiche, permettendo agli scienziati di dedurre con maggiore accuratezza non solo l’origine geografica dell’oggetto, ma anche il periodo storico dell’universo in cui ha avuto origine.
Una composizione chimica aliena
Per comprendere l’eccezionalità della cometa 3I/ATLAS, è necessario analizzare la sua struttura atomica attraverso gli isotopi. Gli isotopi sono varianti dello stesso elemento chimico che condividono il medesimo numero di protoni ma differiscono per il numero di neutroni. Nel caso del carbonio, la forma standard è il carbonio-12, composto da 6 protoni e 6 neutroni, mentre il suo isotopo carbonio-13 ne possiede 7. Analogamente, il deuterio rappresenta una variante dell’idrogeno che include un neutrone nel nucleo, a differenza dell’idrogeno comune che ne è privo.
Le analisi condotte dallo strumento NIRSpec hanno individuato la presenza di questi isotopi in diversi composti gassosi della cometa, tra cui il monossido di carbonio e l’anidride carbonica, oltre che in molecole organiche complesse come metanolo, formaldeide e metano. Il dato sorprendente emerso dalle osservazioni è che 3I/ATLAS contiene una proporzione di carbonio-12 rispetto al carbonio-13 estremamente più alta di qualunque altro corpo celeste mai studiato nel nostro sistema solare, nei dischi protoplanetari delle stelle vicine o nelle nubi molecolari locali. Questa discrepanza chimica è la prova definitiva che la cometa non ha avuto origine nel nostro vicinato galattico.
L’abbondanza relativa degli isotopi del carbonio funge da vero e proprio indicatore temporale per la storia della galassia. All’interno del mezzo interstellare e delle nubi che danno origine alle stelle, la concentrazione di carbonio-13 tende ad aumentare progressivamente nel corso delle ere. Di conseguenza, la bassissima presenza di questo isotopo rilevata su 3I/ATLAS suggerisce che la cometa si sia formata in un’epoca remotissima, molto prima che i processi di arricchimento galattico portassero il carbonio-13 ai livelli attuali.
L’utilizzo di modelli matematici che descrivono l’evoluzione chimica della Via Lattea permette oggi agli astronomi di trasformare questi dati chimici in una stima cronologica. Confrontando i livelli di “purezza” del carbonio della cometa con la progressione storica degli elementi nella nostra galassia, è possibile azzardare una datazione che colloca la nascita di questo oggetto alle soglie dell’alba cosmica, offrendo una finestra senza precedenti sulle condizioni dell’universo primordiale.
L’alba della Via Lattea e la genesi del carbonio
Circa 13 miliardi di anni fa, la nostra galassia ha attraversato una fase di crescita tumultuosa caratterizzata da un’intensa formazione stellare. In questa epoca primordiale, innumerevoli stelle si sono evolute rapidamente in giganti rosse per poi espellere i propri strati esterni, dando vita a nebulose planetarie e lasciando come residui nuclei caldi noti come nane bianche. Quando queste nane bianche si trovavano in sistemi binari stretti, potevano accumulare materiale dalla stella compagna fino a innescare esplosioni termonucleari chiamate nove.
Questi eventi esplosivi sono stati i principali responsabili della produzione massiccia di carbonio-13 durante i primi quattro miliardi di anni della Via Lattea. La cometa 3I/ATLAS presenta un rapporto tra carbonio-13 e carbonio-12 estremamente basso, il che indica che il suo materiale originario deve essersi aggregato prima che queste esplosioni potessero arricchire significativamente il mezzo interstellare. Tale evidenza chimica permette di collocare con precisione l’età della cometa in un intervallo compreso tra i 10 e i 12 miliardi di anni.
Un altro indizio fondamentale proviene dall’analisi del deuterio, un isotopo dell’idrogeno che può sostituire gli atomi di idrogeno nelle molecole d’acqua. Il rapporto tra deuterio e idrogeno (D/H) rilevato in 3I/ATLAS è superiore di un intero ordine di grandezza rispetto a quello delle comete nate nel nostro sistema solare. Questo eccezionale arricchimento può verificarsi solo in condizioni ambientali specifiche, tipiche delle nubi interstellari primordiali.
Affinché l’acqua ghiacciata si arricchisca di deuterio in queste proporzioni, la temperatura deve scendere sotto i 30 Kelvin (-243 °C). Inoltre, l’ambiente deve essere relativamente povero di elementi pesanti, una caratteristica che rimanda direttamente alle fasi embrionali della nostra galassia. Poiché le comete tendono a formarsi nelle vicinanze dei pianeti, 3I/ATLAS potrebbe essere una reliquia di uno dei primi sistemi planetari mai esistiti, offrendo informazioni inestimabili su mondi antichi ormai scomparsi.
La struttura della Via Lattea è suddivisa in un disco sottile, dove si trova il nostro Sole ed è concentrata la formazione stellare recente, e un disco spesso, più diffuso e antico. Le osservazioni della missione Gaia indicano che il disco spesso ha iniziato a formarsi 13 miliardi di anni fa, mentre quello sottile sarebbe molto più giovane, con un’età di circa 9 miliardi di anni.
Data la datazione stimata per la cometa, l’ipotesi più accreditata è che 3I/ATLAS provenga proprio da una stella appartenente al disco spesso. Come sottolineato da Martin Cordiner, maggiore è l’età attribuita all’oggetto, più diventa probabile la sua origine in questa regione ancestrale della galassia. Questo viaggiatore interstellare non è quindi solo un ospite nel nostro sistema, ma un vero e proprio fossile cosmico sopravvissuto per oltre dieci miliardi di anni.
Lo studio è stato pubblicato su arXiv.
