JWST: il ghiaccio della cometa interstellare 3I/ATLAS è mescolato a polvere refrattaria
Uno studio guidato da Silvia Protopapa del Southwest Research Institute, pubblicato su The Astrophysical Journal Letters, ha analizzato con lo spettrografo NIRSpec del James Webb i grani ghiacciati nella chioma di 3I/ATLAS. Il risultato: il ghiaccio d’acqua c’è, ma non si presenta come nelle comete del Sistema solare. È intimamente impastato con silicati e carbonio, e il suo spettro somiglia a quello di diversi oggetti transnettuniani.
Cosa ha osservato il James Webb
3I/ATLAS è il terzo oggetto interstellare confermato, dopo 1I/’Oumuamua nel 2017 e 2I/Borisov nel 2019. Oggi la cometa si trova oltre l’orbita di Giove, in uscita dal Sistema solare, ma i dati raccolti durante il passaggio continuano a produrre risultati.
Secondo il paper di Protopapa e colleghi, il team ha ottenuto spettri NIRSpec in modalità PRISM in tre epoche: il 6 agosto 2025 a circa 3,3 unità astronomiche dal Sole, il 22 dicembre 2025 a circa 2,4 au e il 1 aprile 2026 a circa 5,7 au. Le osservazioni coprono quindi circa otto mesi attorno al perielio del 29 ottobre 2025. L’epoca di dicembre è stata esclusa dalla modellizzazione dei grani solidi, perché le emissioni del gas contaminavano la regione dei 3 µm.
Il punto di partenza è quella che Media INAF, nell’articolo firmato da Albino Carbognani, definisce un’anomalia spettrale. Il ghiaccio d’acqua lascia nell’infrarosso tre impronte: una banda fondamentale intensa intorno a 3 µm, legata allo stiramento del legame O-H, e due bande di overtone più deboli a 1,5 e 2,0 µm. In 3I/ATLAS la banda a 3 µm è profondissima, con profondità di circa il 77% nella prima epoca e del 94% nella terza secondo il paper, mentre le due bande più corte risultano deboli o assenti. Nelle comete “di casa” come 103P/Hartley 2, osservata a circa 1 au, tutte e tre le bande sono invece ben riconoscibili.
Dettagli tecnici: perché spariscono le bande deboli
Per spiegare l’anomalia i ricercatori hanno modellato la chioma come una miscela di due popolazioni di particelle, usando la teoria di Mie per lo scattering e l’approssimazione del mezzo efficace di Bruggeman per descrivere grani composti, con un fit di tipo bayesiano. La soluzione migliore non prevede grani di ghiaccio puro affiancati a grani di polvere separati, come si è soliti interpretare per le comete del Sistema solare, ma aggregati in cui il ghiaccio è intimamente mescolato a materiale refrattario, principalmente pirosseni amorfi e carbonio amorfo. Media INAF riporta dimensioni tra 0,5 e 5 µm; il paper parla di aggregati da submicronici a micrometrici, con un diametro minimo di circa 0,5 µm nella prima epoca.
Il meccanismo fisico è elegante: la polvere scura accorcia il cammino ottico della luce all’interno del ghiaccio. Le bande di overtone, intrinsecamente deboli, hanno bisogno di un cammino lungo per diventare visibili e vengono quindi soppresse, mentre la banda fondamentale a 3 µm, molto più intensa, sopravvive. Secondo gli autori il carbonio amorfo è più efficace dei pirosseni nel cancellare gli overtone a parità di frazione di ghiaccio.
Tra agosto 2025 e aprile 2026 lo spettro è cambiato. Nella terza epoca il fit richiede una seconda popolazione di aggregati più grandi e più ricchi di ghiaccio, e compare una sottile struttura di tipo Fresnel vicino a 3,1 µm, compatibile con ghiaccio cristallino. Il team non è in grado di stabilire se il ghiaccio fosse cristallino già ad agosto o se sia passato da uno stato simile all’amorfo a uno cristallino.
Il confronto più interessante riguarda gli oggetti transnettuniani osservati dal programma JWST DiSCo. Dopo la rimozione del continuo, la banda a 3 µm di 3I/ATLAS somiglia a quella di alcune classi spettrali di TNO, in particolare quella ricca di ghiaccio di CO2, che a sua volta non mostra bande forti a 1,5 e 2,0 µm. La somiglianza riguarda la banda dell’acqua, non quella dell’anidride carbonica. Finora l’assorbimento a 3 µm di questi corpi era attribuito a composti con legami O-H diversi dall’acqua, come il metanolo: lo studio suggerisce che possa venire, almeno in parte, da ghiaccio d’acqua intrappolato in aggregati polverosi.
Impatto per gli astrofotografi
La conclusione degli autori è che il ghiaccio d’acqua nei planetesimi si distribuisca lungo un continuo di proprietà, dai grani quasi puri agli aggregati dominati dai refrattari, con 3I/ATLAS all’estremo più polveroso. Se il risultato reggerà, i processi di coagulazione di polvere e ghiaccio nei dischi protoplanetari seguirebbero regole fisiche comuni anche attorno ad altre stelle. Gli stessi autori ricordano però che si tratta di un solo oggetto e che le dimensioni ricavate dai modelli non sono misure dirette dei grani primordiali.
Per noi astrofotografi la notizia ha un risvolto pratico indiretto. Le immagini che abbiamo raccolto mostrano la chioma e la sua evoluzione morfologica, ma la diagnosi della natura del ghiaccio passa per la spettroscopia infrarossa, in una regione intorno ai 3 µm che dal suolo è fortemente ostacolata dal vapore acqueo atmosferico. Imaging amatoriale e spettroscopia spaziale lavorano quindi su livelli diversi dello stesso oggetto, e le nostre serie temporali della chioma restano utili per contestualizzare l’attività della cometa nelle date delle osservazioni del Webb.
Il paper chiede ora costanti ottiche di laboratorio migliori per il ghiaccio d’acqua, oltre a nuovi oggetti interstellari. Con il Vera C. Rubin Observatory in piena attività, le prossime scoperte potrebbero arrivare con molto più anticipo, lasciando anche a noi più tempo per seguirle.
