Imagen
de 3I/ATLAS tomada por el Telescopio Espacial Hubble (Créditos de la imagen:
NASA, ESA, STScI, D. Jewitt (UCLA), M.-T. Hui (Observatorio Astronómico de
Shanghái)).
En
un nuevo artículo, demuestro que el radio y la densidad numérica interestelar
de objetos similares a 3I/ATLAS, inferidos recientemente, implican una densidad
de masa local varios órdenes de magnitud mayor que la reserva disponible de
elementos pesados atrapados en estrellas de baja metalicidad. Esta asociación
fue sugerida por mediciones recientes de abundancia isotópica. O bien el radio
o la densidad numérica inferidos están sobreestimados, o bien la asociación con
estrellas pobres en metales es incorrecta.
El
objeto interestelar 3I/ATLAS ofrece nuevas perspectivas sobre la reserva de
masa de los sistemas planetarios en la Vía Láctea. Los datos más recientes del Telescopio
Espacial Hubble se utilizaron para calcular un radio nuclear de R_n = 1,3 ± 0,2
km y una densidad numérica interestelar de n ∼ 7 × 10⁻³ ua⁻³, donde ua es la distancia
Tierra-Sol.
Para
una densidad nuclear típica de ρ_n ≈ 0,5 g/cm³, el radio inferido implica una
masa nuclear de m_n ≈ (4π[R_n]³ρ_n/3) = 4,6 × 10¹⁵ gramos. Por lo tanto, la
densidad de masa interestelar local de la población de objetos similares a
3I/ATLAS es:
ρ_{3I}
≈n×m_n =10^{−26} g/cm^3
Dos
artículos recientes informaron sobre abundancias isotópicas anómalas en el
material que compone 3I/ATLAS. Basándose en observaciones del telescopio Webb,
Cordiner et al. (2026) encontraron una composición isotópica sin precedentes en
ningún cuerpo del Sistema Solar. El agua en 3I/ATLAS está enriquecida en
deuterio a un nivel de D/H = (0,95 ± 0,06) por ciento, un orden de magnitud
superior al de los cometas conocidos, lo que sugiere un origen pobre en
metales. Además, las proporciones isotópicas de 12C/13C (141–191 para CO2 y
123–172 para CO) superan los valores típicos del Sistema Solar, así como los de
discos protoplanetarios cercanos. Los modelos de evolución química sugieren que
la composición isotópica del carbono se originó hace entre 10 y 12 mil millones
de años. Opitom et al. (2026) llegaron a una conclusión similar al informar
sobre mediciones de las proporciones isotópicas de carbono y nitrógeno en
3I/ATLAS a partir de observaciones de la molécula de cianuro (CN) realizadas
por el Very Large Telecope. Estos datos sugieren una proporción de 12C/13C de
147 (+87/−40) y una proporción de 14N/15N de 343 (+454/-124), más del doble del
valor de ∼
150 que se suele medir en los cometas del Sistema Solar. A continuación,
demuestro que un origen de baja metalicidad para 3I/ATLAS genera una tensión
insostenible con el presupuesto de masa inferido de la población de objetos
interestelares de 3I/ATLAS.
La
órbita galáctica de 3I/ATLAS sugiere un probable origen en el disco de la Vía
Láctea. La composición de la coma de 3I/ATLAS, en términos de moléculas basadas
en carbono, oxígeno y nitrógeno, implica que la mayor parte de su masa está
asociada a elementos pesados.
Como
referencia, la densidad de masa galáctica de las estrellas en las proximidades
del Sol es:
ρ_⋆ ≈ 0,04 M_⊙ pc^{−3} = 2,7 × 10^{−24}
g/cm^3
Solo
una décima parte de todas las estrellas en el disco de la Vía Láctea tienen
metalicidades inferiores a una décima parte del valor solar. Considerando estas
estrellas pobres en metales como la población fuente sugerida para 3I/ATLAS y
adoptando una fracción de masa metálica de aproximadamente 2 × 10⁻³,
encontramos que la densidad de masa local correspondiente de elementos pesados
en ellas es:
ρ_z
≈ 2 × 10⁻³ × 0,1 × ρ_⋆
= 5,4 × 10⁻²⁸ g/cm³
Dado
que ρ_z ≈ 0,05ρ₃I, concluimos que la densidad de masa total de elementos
pesados atrapados en estrellas de baja metalicidad es más de un orden de
magnitud inferior a la densidad de masa requerida en objetos interestelares
como 3I/ATLAS.
Los
sistemas planetarios —que sirven como lugares de nacimiento naturales de
objetos interestelares— se originan a partir de discos de escombros que
contienen al menos diez veces menos masa que la estrella anfitriona. Además, se
espera que el espectro de masas de los objetos interestelares eyectados
contenga al menos diez veces más masa en objetos con masas que difieren en
varios órdenes de magnitud de la de 3I/ATLAS. Al incluir estos factores
adicionales, encontramos que las estrellas de baja metalicidad no alcanzan el
presupuesto de masa requerido por al menos tres órdenes de magnitud. No pueden
explicar la población interestelar de objetos similares a 3I/ATLAS a menos que
sean capaces de eyectar al espacio interestelar más de mil veces el contenido
de elementos pesados de sus discos planetarios.
En
conclusión, o bien el radio o la densidad numérica inferidos de la población de
objetos similares a 3I/ATLAS están sobreestimados, o bien su asociación con
estrellas pobres en metales es incorrecta.
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