Con el espectrógrafo ESPRESSO del VLT, el equipo registró durante 23 noches cómo cambió la composición de este visitante interestelar antes y después de su acercamiento al Sol.
La llegada de 3I/ATLAS al Sistema Solar fue una oportunidad excepcional para la astronomía. Es el tercer objeto interestelar detectado en cruzar nuestro vecindario planetario, y el primero lo suficientemente brillante para ser estudiado con espectroscopía óptica de alta resolución tanto antes como después de su perihelio (el punto más cercano al Sol).
Bajo este contexto, un estudio realizado por astrónomos del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines – CATA (Centro Basal de ANID) realizó una de las campañas de seguimiento más extensas hasta ahora sobre este cuerpo proveniente de otro sistema planetario, registrando en detalle cómo evolucionaron sus propiedades durante el paso por las cercanías del Sol.
El trabajo fue encabezado por los Investigadores Adscritos del CATA y estudiantes de postgrado de la Pontificia Universidad Católica de Chile (UC), Baltasar Luco, Rohan Rahatgaonkar, Juan Pablo Carvajal; y Prasanta Kumar Nayak, Investigador Postdoctoral, bajo la tutela de Thomas Puzia, Investigador Principal del Centro y académico del Instituto de Astrofísica UC.
A diferencia de los asteroides, los cometas como 3I/ATLAS están compuestos por polvo, roca y distintos hielos: agua (H₂O), dióxido de carbono (CO₂) y monóxido de carbono (CO), entre otros. Al acercarse al Sol, el calor libera esos compuestos al espacio en etapas sucesivas, revelando la composición y la estructura interna del cuerpo.
Con el espectrógrafo ESPRESSO del Very Large Telescope (VLT), en Cerro Paranal, el equipo acumuló observaciones durante 23 noches entre septiembre y diciembre de 2025, rastreando los cambios en la superficie y en la coma (la nube de gas y polvo que envuelve al cometa).
«La verdadera diferencia frente a los objetos interestelares anteriores es que no obtuvimos una foto, sino una película», destacó Thomas Puzia. «Este seguimiento continúo nos permitió ver cambios casi en tiempo real: una coma inicialmente rica en CO₂ que fue cediendo protagonismo al agua a medida que el cuerpo se acercaba al Sol».
La evolución química de 3I/ATLAS
Uno de los focos del estudio fue el monitoreo del CN (radical ciano), molécula de referencia para medir la actividad cometaria, junto con las emisiones de oxígeno presentes en la coma. El CN permite rastrear la actividad general del cometa a lo largo de su trayectoria, mientras que la emisión de oxígeno sirve para estimar la proporción entre CO₂ y H₂O, los dos hielos dominantes. Como ambos se subliman a temperaturas distintas, su abundancia relativa varía según la distancia al Sol.
«El oxígeno no se estudia por sí mismo, sino como indicador indirecto del CO₂ y el H₂O, cuya detección directa desde la Tierra es difícil porque nuestra atmósfera también los contiene y bloquea esas longitudes de onda. Cuando esas moléculas interactúan con la luz solar, liberan átomos de oxígeno con emisiones características: analizándolas podemos estimar la proporción entre ambos compuestos desde telescopios terrestres. En ese sentido, el oxígeno actúa como una ventana hacia algunos de los ingredientes más esquivos de la química cometaria», explica Baltasar Luco.
El desafío estaba en separar las emisiones de oxígeno del cometa de las de la propia atmósfera terrestre, que ocurren exactamente en las mismas longitudes de onda. «Gracias a la alta resolución de ESPRESSO, combinada con la capacidad de captación del VLT y la velocidad con que se desplazaba 3I/ATLAS respecto de la Tierra, pudimos aislar con precisión la señal del cometa», explica Rohan Rahatgaonkar.
Los datos confirmaron que, cuando el cometa estaba más lejos del Sol, su actividad estaba dominada por CO₂. Al aproximarse al perihelio y calentarse, el agua tomó el relevo. Esta evolución entregó una visión de cómo se comportan los hielos de un objeto formado alrededor de otra estrella.
El estudio también confirmó la presencia de hierro y níquel, y detectó con mayor claridad moléculas como CH (radical metilidino) y C₂ (carbono diatómico), lo que permitió comparar las características del visitante interestelar con las de cometas conocidos del Sistema Solar.
«Estas especies no son inusuales en los cometas; lo llamativo es la proporción en que aparecen. Las observaciones apuntan a que 3I/ATLAS se formó en regiones particularmente frías de su sistema planetario natal», señaló Juan Pablo Carvajal.
CometSpec: una nueva herramienta para la comunidad astronómica
Junto con los resultados científicos, el equipo desarrolló CometSpec, una librería de código abierto en Python para modelar espectros cometarios y estimar la cantidad de material que estos cuerpos expulsan a partir de la luz captada por los telescopios.
«Cuando observamos un cometa medimos la luz que llega a nuestros detectores, pero lo que realmente queremos saber es cuánto material está liberando. CometSpec modela esa emisión a partir de las propiedades de cada especie y, comparándola con el espectro observado, permite inferir cuántas moléculas están siendo expulsadas», explica Baltasar Luco, quien destaca que la herramienta entrega esos parámetros de forma sencilla y reproducible.
«Al ser de código abierto, CometSpec no queda limitada a este estudio: esperamos que sea útil tanto para los datos que obtendremos con los telescopios en Chile como para la comunidad internacional que estudia cometas», agrega.
Próximos pasos
Aunque 3I/ATLAS ya abandonó el Sistema Solar, el equipo sigue analizando observaciones obtenidas tras el perihelio para estudiar material recién expuesto y comprender mejor su estructura interna. Esperan, además, que la metodología y CometSpec sirvan de base para caracterizar futuros visitantes interestelares, sobre todo con el inicio de operaciones del Observatorio Vera Rubin.
“3I/ATLAS no es solo una historia en sí misma: también nos enseñó cómo prepararnos para el próximo visitante. Con iniciativas como el LSST (Legacy Survey of Space and Time) del Observatorio Vera Rubin esperamos detectar muchos más objetos de este tipo, y el descubrimiento de un futuro 4I es probablemente sólo cuestión de tiempo”, concluye Prasanta Kumar Nayak.
