Nuove anomalie nelle abbondanze isotopiche di 3I/ATLAS

AUTORE: Avi Loeb – 10 Marzo 2026 – Vai all’articolo originale LINK

Mappe delle linee spettrali per 3I/ATLAS, osservate con il NIRSpec del telescopio Webb: Pannello superiore (a): acqua (H2O) a 2,7 micrometri; pannello centrale (b): anidride carbonica (CO2) a 4,3 micrometri; e pannello inferiore (c): monossido di carbonio (CO) a 4,7 micrometri. I pannelli in alto a destra mostrano gli spettri di linea rispettivi. L’angolo in basso a sinistra mostra la direzione del Sole e la velocità del nucleo (v). (Crediti Immagine: M. Cordiner et al. 2026)

Le interazioni chimiche degli atomi sono dictate dal numero di elettroni che possiedono. La nube di elettroni attorno al nucleo atomico bilancia la carica del nucleo, che è proporzionale al numero di protoni in esso. Poiché la carica dell’elettrone è uguale a quella del protone ma di segno opposto, il numero di elettroni in un atomo neutro è uguale al numero di protoni e determina il comportamento chimico dell’atomo. Tuttavia, i nuclei atomici possono anche contenere neutroni che sono elettricamente neutri. I nuclei stabili spesso hanno un numero comparabile di protoni e neutroni, ma possono avere varianti con un surplus o un deficit di alcuni neutroni. Gli isotopi sono atomi con nuclei che hanno un numero identico di protoni ma un numero diverso di neutroni. L’abbondanza relativa dei diversi isotopi dello stesso elemento dipende dai canali di produzione locali, come le stelle esplose di diverse masse, la distanza dalla più vicina fusione storica di stelle di neutroni o il bombardamento dei nuclei da parte di raggi cosmici energetici.

Il Sistema Solare si è formato da una nube di gas che era uniformemente arricchita dagli stessi processi locali. Come risultato di questa origine specifica, gli isotopi trovati sulla Terra, sugli altri pianeti del Sistema Solare, sugli asteroidi o sulle comete, hanno rapporti isotopici simili e servono come impronte digitali dei materiali del Sistema Solare. Mentre le abbondanze relative degli elementi possono essere modificate da reazioni chimiche che selezionano alcuni di essi rispetto ad altri, il rapporto di abbondanza degli isotopi di un elemento specifico può essere modificato solo da processi nucleari che richiedono temperature superiori ai dieci milioni di gradi, non trovate su pianeti, asteroidi o comete.

Due nuovi articoli (pubblicati qui e qui) riportano oggi abbondanze isotopiche anomale nel materiale che compone l’oggetto interstellare 3I/ATLAS.

Il primo articolo, guidato da Martin Cordiner, riporta che le misurazioni degli isotopi di 3I/ATLAS con il telescopio Webb rivelano una composizione diversa da qualsiasi corpo del Sistema Solare. L’acqua in 3I/ATLAS è arricchita in deuterio — un isotopo dell’idrogeno (un protone) il cui nucleo contiene un protone e un neutrone, a un livello di D/H = (0.95 ± 0.06) percento, che è più di dieci volte superiore rispetto a quello delle comete conosciute. Inoltre, i rapporti isotopici 12C/13C (141–191 per CO2 e 123–172 per CO) superano i valori tipici trovati nel Sistema Solare, così come nelle nubi interstellari vicine e nei dischi protoplanetari. Tali firme isotopiche estreme indicano una formazione a temperature gelide sotto i 30 gradi Kelvin in un ambiente relativamente povero di metalli, all’inizio della storia della galassia della Via Lattea. Gli astronomi si riferiscono agli elementi più pesanti dell’idrogeno e dell’elio (entrambi sono resti del Big-Bang) come “metalli”. Quando interpretata in termini di modelli di evoluzione chimica, la composizione isotopica del carbonio implica che 3I/ATLAS si sia formata 10–12 miliardi di anni fa. Pertanto, 3I/ATLAS è interpretato in questo articolo come un frammento di un antico sistema planetario con una bassa metallicità.

Rapporti isotopici osservati nella nube di gas intorno a 3I/ATLAS confrontati con le osservazioni della Via Lattea e del Sistema Solare per il rapporto deuterio (neutroni più protoni) a idrogeno (singolo protone): D/H (in alto) e isotopi del carbonio 12C/13C (in basso). (Crediti immagine: M. Cordiner et al. 2026)

Il secondo articolo, guidato da Cyrielle Opitom, riporta la misurazione dei rapporti isotopici di carbonio e azoto in 3I/ATLAS dalle osservazioni della molecola di cianuro (CN), basate su osservazioni con il Very Large Telescope in Cile. I dati implicano un rapporto 12C/13C di 147(+87/-40) e un rapporto 14N/15N di 343(+454/-124). Il rapporto 14N/15N è più di due volte superiore al valore di circa 150 solitamente misurato per le comete del sistema solare. Il rapporto 12C/13C è marginalmente più alto rispetto ai valori solitamente misurati per le comete del sistema solare e nel mezzo interstellare. Analogamente al primo articolo, gli autori qui concludono che le loro misurazioni potrebbero indicare un’origine da una stella vecchia e a bassa metallicità.

Tuttavia, entrambi gli articoli non si rendono conto che un’origine a bassa metallicità per 3I/ATLAS genera una tensione insostenibile con la sua massa e abbondanza inferite. L’analisi degli ultimi dati del Telescopio Spaziale Hubble su 3I/ATLAS (riportati qui) suggerisce un raggio del nucleo di circa 1,3 chilometri e una densità numerica di circa 0,007 per AU cubo (dove AU è la separazione Terra-Sole). Ciò implica 30 trilioni di oggetti e una massa totale di 100 masse terrestri all’interno del volume della nube di Oort fino a 100.000 UA attorno al Sole — che è circa a metà strada verso la stella più vicina, Proxima Centauri.

Solo un decimo di tutte le stelle nel disco spesso della Via Lattea ha una metallicità che è 10 volte inferiore al valore solare (come discusso qui). Limitando la popolazione sorgente di 3I/ATLAS a queste stelle a bassa metallicità, scopro che ciascuna di queste stelle a bassa metallicità deve produrre 1.000 masse terrestri in oggetti delle dimensioni di 3I/ATLAS. La maggior parte del materiale nella nube di gas intorno a 3I/ATLAS è composta da molecole a base di carbonio o ossigeno (come riportato qui), suggerendo che l’oggetto sia composto da elementi pesanti, considerati metalli.

Questo calcolo del bilancio di massa richiede la produzione di 0,003 masse solari in oggetti simili a 3I/ATLAS per ogni stella. Tuttavia, le stelle di massa solare con un decimo della metallicità solare contengono solo 0,002 masse solari di elementi pesanti al loro interno. Inoltre, i loro sistemi planetari, che fungono da siti di nascita naturali per gli oggetti interstellari, dovrebbero originarsi da dischi di detriti che contengono almeno dieci volte meno massa rispetto alla stella ospite. Inoltre, ci si aspetta uno spettro di massa degli oggetti interstellari espulsi con almeno dieci volte più massa in oggetti con masse che sono ordini di grandezza diverse da quelle di 3I/ATLAS (come discusso qui).

Questo calcolo implica che le stelle a bassa metallicità manchino il budget di massa richiesto di almeno tre ordini di grandezza e non possano spiegare la popolazione interstellare di oggetti simili a 3I/ATLAS anche se avessero espulso tutti i loro elementi pesanti nello spazio interstellare.

Più dati otteniamo su 3I/ATLAS, più sembra misterioso. Come disse Forrest Gump nel film del 1994: “La vita è come una scatola di cioccolatini, non sai mai quello che ti capita.”