Detectado indícios poeirentos de um Cinturão de Kuiper alargado

Novas observações da nave espacial New Horizons da NASA sugerem que o Cinturão de Kuiper - a vasta e distante zona exterior do nosso Sistema Solar povoada por centenas de milhares de gelados e rochosos blocos de construção planetária - pode estender-se muito mais longe do que pensávamos.

© D. Durda (ilustração da colisão de dois objetos no Cinturão de Kuiper)

Ao passar pelos limites exteriores do Cinturão de Kuiper, quase 60 vezes mais longe do Sol do que a Terra, o instrumento SDC (Venetia Burney Student Dust Counter) da New Horizons está detectando níveis de poeira mais elevados do que o esperado; os minúsculos remanescentes gelados de colisões entre KBOs (Kuiper Belt Objects) e partículas salpicadas por impactos de poeira microscópica oriunda do exterior do Sistema Solar.

As leituras desafiam os modelos científicos, que dizem que a população de KBOs e a densidade de poeira deveriam começar a diminuir, e contribuem para um conjunto crescente de evidências que sugerem que a fronteira exterior do Cinturão de Kuiper se poderá estender bilhões de quilômetros para além das estimativas atuais ou que poderá até existir um segundo cinturão para além da que já conhecemos. 

A New Horizons está fazendo as primeiras medições diretas de poeira interplanetária muito para lá de Netuno e Plutão, por isso cada observação pode levar a uma descoberta. Concebido e construído por estudantes do LASP (Laboratory for Atmospheric and Space Physics) da Universidade do Colorado, em Boulder, sob a orientação de engenheiros profissionais, o SDC detectou grãos de poeira microscópicos produzidos por colisões entre asteroides, cometas e objetos do Cinturão de Kuiper ao longo da viagem de 18 anos e 8,7 bilhões de quilômetros da New Horizons através do nosso Sistema Solar, que após o lançamento em 2006, incluiu voos históricos por Plutão em 2015 e pelo objeto do Cinturão de Kuiper denominado Arrokoth em 2019. 

Estes últimos e surpreendentes resultados foram compilados ao longo de três anos, enquanto a New Horizons viajava de 45 a 55 UA (unidades astronômicas) do Sol. Estas leituras surgem num momento em que os cientistas da New Horizons, utilizando observatórios como o telescópio japonês Subaru, no Havaí, descobriram também vários KBOs muito para lá do tradicional limite exterior do Cinturão de Kuiper. 

Pensava-se que este limite exterior (onde a densidade de objetos começa a diminuir) se situava a cerca de 50 UA, mas novas evidências sugerem que o cinturão se pode estender até 80 UA, ou mais. À medida que as observações telescópicas continuam, os cientistas estão procurando outras possíveis razões para as elevadas leituras de poeira do SDC. Uma possibilidade, talvez menos provável, é a pressão de radiação e outros fatores que empurram a poeira criada no Cinturão de Kuiper interior para além das 50 UA. 

A New Horizons também pode ter encontrado partículas geladas, com uma vida mais curta, que não conseguem chegar às partes mais interiores do Sistema Solar e que ainda não foram contabilizadas nos modelos atuais do Cinturão de Kuiper. Agora na sua segunda missão alargada, espera-se que a New Horizons tenha propulsor e energia suficientes para operar até à década de 2040, a distâncias superiores a 100 UA do Sol. A esta distância, o SDC poderia até registar a transição da nave espacial para uma região onde as partículas interestelares dominam o ambiente de poeira. 

Com observações telescópicas complementares do Cinturão de Kuiper a partir da Terra, a New Horizons, sendo a única nave espacial a operar e a recolher novas informações, tem uma oportunidade única de aprender mais sobre os KBOs, as fontes de poeira e a extensão do cinturão, bem como sobre a poeira interestelar e os discos de poeira em torno de outras estrelas. 

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters. 

Fonte: NASA

Prevista a possível existência de um planeta nos confins do Sistema Solar

Existem muitas anomalias por explicar nas órbitas e na distribuição dos objetos transnetunianos, pequenos corpos celestes localizados nos confins do Sistema Solar.

© F. P. D'Andrea (ilustração de um novo planeta)

Agora, com base em simulações computacionais detalhadas do início do Sistema Solar exterior, pesquisadores do Japão preveem a possibilidade de um planeta com um tamanho semelhante ao da Terra, ainda não descoberto, localizado para lá de Netuno, orbitando o Sol.

Se esta previsão se concretizar, poderá revolucionar a nossa compreensão da história do Sistema Solar. No entanto, é quase certo que, há bilhões de anos, o Sistema Solar formou mais planetas do que estes oito. Embora a maior parte deles já tenha desaparecido ou saído do Sistema Solar, será possível que alguns tenham permanecido e sobrevivido até aos dias de hoje?

A resposta a esta pergunta pode vir dos chamados OTNs (objetos transnetunianos). Como o nome indica, os OTNs são pequenos corpos celestes que orbitam o Sol a uma distância média superior à da órbita de Netuno. Em particular, o distante Cinturão de Kuiper, a região localizada a mais de 50 UA (unidades astronômicas) ou 7,5 bilhões de quilômetros do Sol, contém muitos OTNs. Embora estes objetos representem os restos da formação planetária no Sistema Solar exterior, as suas órbitas e distribuição podem muito bem revelar a presença de planetas por descobrir. 

Num estudo recente, o professor associado Patryk Sofia Lykawka da Universidade de Kindai no Japão e o professor associado Takashi Ito do CfCA (Center for Computational Astrophysics) do NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan) resolveram este enigma. Com base na análise teórica das observações e em simulações computacionais de ponta, chegaram à notável conclusão de que um planeta com aproximadamente o tamanho da Terra (1,5 a 3 vezes mais massivo) pode estar à espreita no distante Cinturão de Kuiper! 

Os pesquisadores começaram por analisar em pormenor a estrutura orbital do distante Cinturão de Kuiper, que exibe várias anomalias por explicar. Por exemplo, existe uma grande população de OTNs isolados cujas órbitas estão para além da influência gravitacional de Netuno. Além disso, há um número significativo de OTNs com órbitas altamente inclinadas, juntamente com uma população de "OTNs extremos" cujas órbitas são extremamente difíceis de explicar com os modelos atuais para a formação do Sistema Solar e do Cinturão de Kuiper. 

Com base nestas análises, os cientistas teorizaram que outro planeta para além dos quatro gigantes (Júpiter, Saturno, Urano e Netuno) deve ter influenciado a formação do Cinturão de Kuiper. Para testar a sua hipótese, efetuaram uma série de simulações utilizando os computadores instalados no laboratório de Lykawka e o grupo de PCs de uso geral do NAOJ, usando modelos do Sistema Solar primitivo que existia há cerca de 4,5 bilhões de anos. 

Foram consideradas interações entre os quatro planetas gigantes, um hipotético planeta do Cinturão de Kuiper e um disco de pequenos objetos representando o distante Cinturão de Kuiper primordial. Depois de cada simulação ter sido concluída, as populações de OTNs resultantes, após um período de 4,5 bilhões de anos, foram comparadas com as obtidas a partir de observações modernas para ver se algum dos modelos explicava as anomalias no Cinturão de Kuiper. Notavelmente, os melhores resultados das simulações sugeriam que deveria existir um planeta por descobrir com distâncias entre cerca de 200 e 800 UA. 

Graças à massa palpável e a uma órbita inclinada de cerca de 30°, um tal planeta poderia ter gerado o grande número de OTNs isolados, os OTNs altamente inclinados, bem como os OTNs extremos com órbitas peculiares, de acordo com as observações atuais. 

A descoberta de um novo planeta de tamanho semelhante ao da Terra no Sistema Solar teria, sem dúvida, implicações profundas, como explica o Dr. Lykawka: "Primeiro, o Sistema Solar voltaria a ter oficialmente nove planetas. Além disso, à semelhança do que aconteceu em 2006 quando Plutão foi despromovido da categoria de planeta, teríamos de aperfeiçoar a definição de 'planeta', uma vez que um planeta de tamanho semelhante à Terra, localizado muito para além de Netuno, pertenceria provavelmente a uma nova classe de planetas. Finalmente, as nossas teorias sobre a formação do Sistema Solar e dos planetas também precisariam de ser revistas". 

Na busca deste novo planeta, muitos novos OTNs extremos poderiam ser descobertos no processo, fornecendo informações valiosas sobre a região transnetuniana. Um conhecimento mais pormenorizado da estrutura orbital no Cinturão de Kuiper fornecerá uma melhor compreensão da formação do Sistema Solar exterior, o que também revelará as condições em que os planetas se formaram. 

Um artigo foi publicado no periódico The Astronomical Journal. 

Fonte: Kindai University

Gás veloz fluindo para longe de cinturão de asteroides de jovem estrela

Os astrônomos detectaram o gás monóxido de carbono em movimento rápido fluindo de uma estrela jovem de baixa massa: um estágio único na evolução planetária que pode fornecer uma visão sobre como o nosso próprio Sistema Solar evoluiu e sugere que a maneira como os sistemas se desenvolvem pode ser mais complicada do que se pensava.

© U. Cambridge (ilustração do sistema No Lup)

Embora não esteja claro como o gás está sendo expelido tão depressa, uma equipe de pesquisadores, liderada pela Universidade de Cambridge, pensa que pode ser produzido a partir de cometas gelados sendo vaporizados no cinturão de asteroides da estrela. 

A detecção foi feita com o ALMA (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) no Chile, como parte de um levantamento de estrelas jovens de 'classe III', relatado num artigo científico anterior. Algumas destas estrelas de classe III estão rodeadas por discos de detritos, que se pensa serem formados por colisões contínuas de cometas, asteroides e outros objetos sólidos, conhecidos como planetesimais, nos confins de sistemas planetários recentemente formados. 

Os remanescentes de poeira e detritos destas colisões absorvem a luz das suas estrelas centrais e irradiam esta energia como um brilho fraco que pode ser estudado com o ALMA.

Nas regiões internas dos sistemas planetários, espera-se que os processos de formação planetária resultem na perda de toda a poeira mais quente, e as estrelas da classe III são aquelas que ficam com, no máximo, poeira tênue e fria. Estes tênues cinturões de poeira fria são semelhantes aos discos de detritos vistos em torno de outras estrelas, idênticos ao Cinturão de Kuiper do Sistema Solar, que é conhecido por hospedar asteroides muito maiores e cometas. 

No levantamento, descobriu-se que a estrela em questão, NO Lup, que tem cerca de 70% da massa do nosso Sol, tem um disco empoeirado de baixa massa, mas é a única estrela da classe III onde foi detectado o gás monóxido de carbono, a primeira vez para este tipo de estrela jovem com o ALMA. 

Embora se saiba que muitas estrelas jovens ainda hospedam os discos formadores de planetas ricos em gás a partir dos quais nascem, o de NO Lup é mais evoluído, e seria de esperar que tivesse perdido este gás primordial após a formação dos seus planetas. 

A detecção do gás monóxido de carbono é rara, tornando a observação única da escala e da velocidade do gás, o que levou a um estudo de acompanhamento para explorar o seu movimento e origens. 

Este modelo mostrou que o gás é totalmente consistente com um cenário em que está sendo lançado para fora a cerca de 22 km/s, muito mais rápido do que qualquer velocidade orbital estável. Uma análise posterior também mostrou que o gás pode ser produzido durante as colisões entre asteroides, ou durante períodos de sublimação na superfície dos cometas da estrela, que devem ser ricos em monóxido de carbono gelado. 

Foram recolhidas recentemente evidências do mesmo processo no Sistema Solar com a missão New Horizons da NASA, quando observou o objeto Ultima Thule (ou Arrokoth) em 2019, do Cinturão de Kuiper, e encontrou a evolução de sublimação à superfície do corpo gelado, que teve lugar há cerca de 4,5 bilhões de anos. O mesmo evento que vaporizou cometas no Sistema Solar há bilhões de anos pode ter sido captado pela primeira vez a mais de 400 anos-luz de distância, num processo que pode ser comum em torno de estrelas formadoras de planetas, e que pode ter implicações na evolução de todos os cometas, asteroides e planetas.

Embora foi visto gás produzido por planetesimais em sistemas mais antigos, o ritmo de liberação no qual o gás está sendo produzido neste sistema e a sua natureza de fluxo são bastante notáveis, e apontam para uma fase de evolução do sistema planetário que é visto aqui pela primeira vez.

Os resultados foram aceitos para publicação no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: University of Cambridge

A dinâmica do anel de Haumea

Observado pela primeira vez em 2004, Haumea é um planeta anão localizado além da órbita de Plutão, numa região do Sistema Solar chamada Cinturão de Kuiper.

© NASA (Haumea e suas luas)

Foi por causa da descoberta deste e de outros planetas anões que, em 2006, Plutão foi oficialmente desclassificado como planeta. Haumea foi reconhecido oficialmente como planeta anão em 2008. Tem um formato alongado que lembra uma bola de futebol americano, além de duas luas e um anel.

Por ter um anel, Haumea integra o grupo de objetos do Sistema Solar composto por Saturno, Urano, Netuno e Júpiter, além dos asteroides Chariklo e Chiron, que desenham órbitas entre Júpiter e Netuno.

O anel de Haumea nunca foi observado diretamente. A sua existência foi inferida por um grupo internacional de astrônomos em 2017, a partir da análise do brilho de uma estrela que passou atrás do planeta anão.

"A descoberta foi feita por ocultação. O brilho da estrela foi observado da Terra e diminuiu quando Haumea passou na frente. Isso permitiu obter informações sobre o formato do planeta anão," disse Othon Cabo Winter, professor titular na Faculdade de Engenharia da Universidade Estadual Paulista (Unesp), campus de Guaratinguetá.

Mas o brilho da estrela também diminuiu quando o anel passou em sua frente, permitindo que os pesquisadores obtivessem informações sobre o anel.

O trabalho faz parte do Projeto Temático "A relevância dos pequenos corpos em dinâmica orbital", financiado pela FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo), e contou com apoio também da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes) e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).

Os pesquisadores que descobriram o anel em 2017 chegaram a sugerir que ele ocuparia em torno de Haumea uma órbita muito próxima à chamada região de ressonância 1 para 3 (1:3), ou seja, a cada três rotações completas que o planeta anão dá em torno do próprio eixo, as partículas que formam o anel completam uma órbita em seu redor.

Um novo estudo feito por Winter, Taís Ribeiro e Gabriel Borderes Motta, do Grupo de Dinâmica Orbital e Planetologia da Unesp, mostrou ser necessária uma certa excentricidade (medida que representa o afastamento de uma órbita da forma circular) para que a tal ressonância atuasse sobre as partículas do anel.

Segundo Winter, o fato de o anel ser estreito e praticamente circular inviabiliza a atuação desta ressonância. Em contrapartida, o grupo identificou um tipo peculiar de órbitas periódicas estáveis e quase circulares, na mesma região onde se localiza o anel de Haumea.

"Nosso estudo não é observacional. Não observamos diretamente os anéis. Ninguém jamais o fez," disse Winter. Isso porque os anéis são muito tênues e estão por demais distantes para poderem ser vistos pelos observatórios astronômicos da Terra. A distância média de Haumea em relação ao Sol é 43 vezes maior do que a distância da Terra ao Sol.

"Nosso estudo é inteiramente computacional. Foi a partir de simulações com os dados obtidos que chegamos à conclusão de que o anel não se encontra naquela região do espaço devido à ressonância 1:3, mas sim devido a uma família de órbitas periódicas estáveis," disse Winter.

"O objetivo principal do trabalho foi identificar a estrutura da região do anel de Haumea em termos de localização e tamanho das regiões estáveis e também a razão de sua existência. De particular interesse foi tentar entender a estrutura dinâmica associada à ressonância 1:3," disse Winter.

Os pesquisadores usaram o método de Superfície de Secção de Poincaré para explorar a dinâmica na região em que se localiza o anel. Com a simulação da evolução das trajetórias das partículas na região, foram gerados em computador gráficos que mostram visualmente as regiões de estabilidade representadas por ilhas (curvas fechadas), enquanto as regiões instáveis aparecem como uma distribuição de pontos dispostos irregularmente.

As ilhas de estabilidade que foram identificadas em consequência da ressonância 1:3 têm trajetórias muito excêntricas, mais do que seria compatível com o anel (estreito e circular).

"Por outro lado, identificamos ilhas de estabilidade na mesma região, mas com trajetórias de baixa excentricidade, compatíveis com o anel. Estas ilhas foram identificadas por causa de uma família de órbitas periódicas," disse Winter.

Haumea tem um diâmetro de 1.456 quilômetros, menos da metade de Marte, e possui um formato oval, sendo duas vezes mais longo do que largo. Leva 284 anos para completar uma volta em torno do Sol. O planeta anão fica tão distante, e a radiação solar que lá chega é tão rarefeita, que a temperatura à superfície é de 223°C negativos.

Por ter sido detectado pelas lentes dos observatórios gigantes instalados no cume do vulcão extinto Mauna Kea, no Havaí, os seus descobridores batizaram-no com o nome da deusa da fertilidade da mitologia havaiana. O planeta anão possui duas luas: Namaka e Hi'aka, as filhas da deusa Haumea. Acredita-se que estas luas se formaram como resultado de uma colisão entre Haumea e algum outro corpo.

Haumea completa uma rotação a cada quatro horas, o que o torna um dos objetos grandes com rotação mais rápida no Sistema Solar. Tal aspeto pode estar relacionado a um passado violento.

Estima-se que, na origem do Sistema Solar, Haumea era muito parecido com Plutão, metade rocha e metade água. Há bilhões de anos atrás, um grande objeto pode ter colidido com Haumea, expulsando a maior parte do gelo de sua superfície e fazendo com que girasse muito depressa em comparação com outros planetas anões.

Um artigo foi publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: FAPESP (Agência)

Órbitas misteriosas nos confins do Sistema Solar

As estranhas órbitas de alguns objetos nas áreas mais distantes do nosso Sistema Solar, que alguns astrônomos teorizam serem moldadas por um nono planeta ainda por descobrir, podem ao invés ser explicadas pela força gravitacional combinada de pequenos objetos que orbitam o Sol localizados além de Netuno.

© ESO/M. Kornmesser (ilustração da região do Cinturão de Kuiper)

A explicação alternativa à hipótese denominada de "Planeta Nove", apresentada por pesquisadores da Universidade de Cambridge e da Universidade Americana de Beirute, propõe um disco composto por pequenos corpos gelados com uma massa combinada equivalente a dez massas terrestres. Quando combinada com um modelo simplificado do Sistema Solar, as forças gravitacionais do disco teorizado podem explicar a arquitetura orbital incomum exibida por alguns objetos nos limites exteriores do Sistema Solar.

Embora a nova teoria não seja a primeira a propor que as forças gravitacionais de um disco massivo constituído por objetos pequenos podem evitar a necessidade de um nono planeta, é a primeira teoria capaz de explicar as características significativas das órbitas observadas tendo em conta a massa e a gravidade dos outros oito planetas do nosso Sistema Solar.

Para além da órbita de Netuno, encontramos o Cinturão de Kuiper, composta por corpos pequenos remanescentes da formação do Sistema Solar. Netuno e os outros planetas gigantes influenciam gravitacionalmente os objetos no Cinturão de Kuiper e além, conhecidos coletivamente como Objetos Transnetunianos (TNOs), que rodeiam o Sol em órbitas quase circulares e em quase todas as direções.

No entanto, os astrônomos descobriram alguns aspectos misteriosos. Desde 2003 que foram localizados cerca de 30 TNOs em órbitas altamente elípticas: destacam-se do resto dos TNOs partilhando, em média, a mesma orientação espacial. Este tipo de agrupamento não pode ser explicado pela arquitetura existente do Sistema Solar com oito planetas e levou alguns astrônomos a supor que as órbitas incomuns podem ser influenciadas pela existência de um nono planeta ainda desconhecido.

A hipótese do "Planeta Nove" sugere que, para explicar as órbitas incomuns destes TNOs, teria que haver outro planeta, que se acredita ser dez vezes mais massivo do que a Terra, escondido nos confins distantes do Sistema Solar e acompanhando os TNOs na mesma direção através do efeito combinado da sua gravidade e da do resto do Sistema Solar.

O professor Jihad Touma, da Universidade Americana de Beirute, e o seu ex-aluno Sefilian modelaram a dinâmica espacial completa dos TNOs com a ação combinada dos planetas exteriores gigantes e um grande disco massivo localizados além de Netuno. Os cálculos desta dupla de cientistas, que surgiram de um seminário na Universidade Americana de Beirute, revelaram que tal modelo pode explicar as órbitas perplexas espacialmente agrupadas de alguns TNOs. No processo, foram capazes de identificar variedades na massa do disco, a sua excentricidade e mudanças graduais forçadas nas suas orientações (precessão), que reproduziram com precisão as órbitas dos TNOs.

As tentativas anteriores de estimar a massa total dos objetos localizados além de Netuno apenas contribuíram para cerca de um-décimo da massa da Terra. No entanto, para que os TNOs tenham as órbitas observadas e para que não exista um Planeta Nove, o modelo apresentado por Sefilian e Touma requer que a massa combinada do Cinturão de Kuiper esteja entre algumas a dez vezes a massa da Terra.

"Ao observar outros sistemas, muitas vezes estudamos o disco em torno da estrela hospedeira para inferir as propriedades de quaisquer planetas em órbita. O problema é que quando observamos o disco a partir do interior do sistema, é quase impossível ver o seu todo de uma só vez. Embora não tenhamos evidências observacionais diretas do disco, também não as temos para o Planeta Nove, razão pela qual estamos investigando outras possibilidades. No entanto, é interessante notar que as observações de análogos do Cinturão de Kuiper em torno de outras estrelas, bem como de modelos de formação planetária, revelam populações remanescentes massivas de detritos," disse Sefilian.

"Também é possível que ambos os cenários possam ser verdadeiros, pode haver um disco massivo e um nono planeta. Com a descoberta de cada novo TNO, reunimos mais evidências que podem ajudar a explicar o seu comportamento."

Os resultados foram divulgados na revista científica The Astronomical Journal.

Fonte: University of Cambridge

New Horizons explora Ultima Thule

A sonda New Horizons da NASA passou por Ultima Thule nas primeiras horas do dia de Ano Novo, inaugurando a era da exploração do enigmático Cinturão de Kuiper, uma região de objetos primordiais que detém a chave para entender as origens do Sistema Solar.

© NASA/JHUAPL/SwRI (Ultima Thule)

Os sinais com dados científicos de Ultima Thule chegaram ao centro de operações da missão no Laboratório de Física Aplicada Johns Hopkins, às 13:29 (BRST) do dia 1, quase 10 horas depois da maior aproximação da New Horizons pelo objeto.

"A New Horizons teve um desempenho como planejado, concluindo a exploração mais longínqua de um objeto na história da Humanidade, a 6,4 bilhões de quilômetros do Sol," disse o pesquisador principal Alan Stern, do Southwest Research Institute (SwRI). "Os dados que temos parecem fantásticos e já estamos aprendendo mais sobre Ultima Thule de perto. A partir daqui os dados vão ficar cada vez melhores!"

Os cientistas da missão New Horizons da NASA divulgaram as primeiras imagens detalhadas do objeto mais distante já explorado. A sua aparência notável, diferente de tudo o que já vimos antes, ilumina os processos que construíram os planetas há 4,5 bilhões de anos.

"Nunca antes tinha uma nave espacial estudado um corpo tão pequeno, a uma velocidade tão elevada, tão longe nos confins do Sistema Solar. A New Horizons estabeleceu um novo marco para a navegação espacial de última geração," disse Stern.

As novas imagens obtidas a uma distância de 27.000 km revelaram Ultima Thule como um "binário de contato", consistindo de duas esferas ligadas. De ponta a ponta, mede 31 km. A equipe apelidou a esfera maior de "Ultima" (19 km de comprimento) e a menor de "Thule" (14 km de comprimento).

As duas esferas provavelmente uniram-se logo no início da formação do Sistema Solar, colidindo a uma velocidade não superior à de um pequeno acidente entre dois automóveis.

Os dados recebidos já resolveram um dos mistérios de Ultima Thule, mostrando que o objeto do Cinturão de Kuiper gira como uma hélice, com o eixo apontando aproximadamente na direção da New Horizons. Isso explica porque, em imagens obtidas anteriormente, o seu brilho não parecia variar à medida que girava. A equipe ainda não determinou o período de rotação.

Outras características de Ultima Thule foram observadas, tais como:

• Não existem evidências de anéis ou satélites com mais de 1,6 km em órbita de Ultima Thule;
• Não existem evidências de uma atmosfera;
• A cor de Ultima Thule coincide com a cor de mundos parecidos no Cinturão de Kuiper, como determinado por medições telescópicas;
• Os dois lóbulos de Ultima Thule são quase idênticos em termos de cor. Isto coincide com o que sabemos sobre sistemas binários que ainda não entraram em contato um com o outro, mas que orbitam, ao invés, um ponto gravitacional comum.

"A New Horizons é como uma máquina do tempo, levando-nos de volta ao nascimento do Sistema Solar. Estamos vendo uma representação física do início da formação planetária, congelada no tempo," comenta Jeff Moore, líder da equipe de Geologia e Geofísica da New Horizons. "O estudo de Ultima Thule está nos ajudando a entender como os planetas se formam, tanto aqueles no nosso Sistema Solar como aqueles em órbita de outras estrelas da Via Láctea."

A sonda New Horizons continuará transmitindo imagens e outros dados nos próximos dias e meses, completando o envio de todos os dados científicos em 20 meses, com imagens de muito maior resolução ainda por vir. Em 2015, a sonda começou a sua exploração do Cinturão de Kuiper com uma passagem por Plutão e pelas suas luas. Quase 13 anos após o lançamento, a sonda vai continuar  explorando o Cinturão de Kuiper até pelo menos 2021. Os membros da equipe planejam propor a exploração de ainda outro objeto do Cinturão de Kuiper além de Ultima Thule.

Fonte: Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory

Asteroide exilado descoberto nos confins do Sistema Solar

Com o auxílio dos telescópios do ESO, uma equipe internacional de astrônomos investigou uma relíquia do Sistema Solar primordial.

© ESO/M. Kornmesser (ilustração do asteroide exilado 2004 EW₉₅)

A equipe descobriu que o estranho objeto do Cinturão de Kuiper 2004 EW₉₅ é um asteroide rico em carbono, o primeiro deste tipo confirmado nos frios confins do Sistema Solar. Este curioso objeto formou-se muito provavelmente no cinturão de asteroides situado entre Marte e Júpiter e foi depois lançado a bilhões de quilômetros de distância, instalando-se assim no Cinturão de Kuiper.

Os primórdios do nosso Sistema Solar foram muito tempestuosos. Modelos teóricos deste período predizem que depois da formação dos gigantes gasosos, estes planetas assolaram o Sistema Solar, ejetando pequenos corpos rochosos das regiões internas para órbitas mais externas, muito afastadas do Sol. Modelos dinâmicos atuais relativos à evolução do Sistema Solar primordial, tais como a hipótese Grand Tack e o modelo de Nice, preveem que os planetas gigantes migraram inicialmente para o interior e posteriormente para o exterior, perturbando e espalhando objetos do Sistema Solar interno. Como consequência, espera-se que uma pequena percentagem de asteroides rochosos tenha sido ejetada para órbitas situadas na Nuvem de Oort e no Cinturão de Kuiper.

Em particular, os modelos sugerem que o cinturão de Kuiper, uma região fria situada além da órbita de Netuno, deveria conter uma pequena fração de corpos rochosos originários do Sistema Solar interno, tais como os asteroides ricos em carbono, os chamados asteroides carbonáceos, ou do tipo C.

Agora, um artigo científico recente apresenta evidências sólidas para a existência do primeiro asteroide do tipo C observado no cinturão de Kuiper, apoiando assim fortemente os modelos teóricos dos primórdios turbulentos do nosso Sistema Solar. Após medições difíceis obtidas por vários instrumentos montados no Very Large Telescope (VLT) do ESO, uma pequena equipe de astrônomos liderada por Tom Seccull da Queen’s University Belfast no Reino Unido, conseguiu obter a composição do objeto anômalo do cinturão de Kuiper 2004 EW₉₅ e determinar que se trata de um asteroide carbonáceo. Este fato sugere que este asteroide se formou originalmente no Sistema Solar interno, tendo depois migrado mais para o exterior.

A natureza peculiar do 2004 EW₉₅ foi inicialmente observada com o telescópio espacial Hubble por Wesley Fraser, também astrônomo na Queen’s University Belfast e um dos membros da equipe responsável por esta descoberta. O espectro de reflexão do asteroide, um padrão específico de comprimentos de onda da luz refletida por um objeto, era diferente dos espectros de pequenos objetos do cinturão de Kuiper semelhantes, os quais apresentam tipicamente espectros pouco interessantes sem estruturas, que revelam pouca informação sobre a sua composição.

O espectro de reflexão do 2004 EW₉₅ era claramente distinto dos outros objetos observados no Sistema Solar externo.

A equipe observou o 2004 EW₉₅ com os instrumentos X-Shooter e FORS2 montados no VLT. A sensibilidade destes espectrógrafos permitiu aos pesquisadores obter medições mais detalhadas do padrão de luz refletida pelo asteroide e consequentemente inferir a sua composição.

No entanto, mesmo com o impressionante poder coletor do VLT, o 2044 EW₉₅ era ainda difícil de observar. Apesar do objeto ter uma dimensão de 300 km, encontra-se atualmente à colossal distância de 4 bilhões de km da Terra, o que faz com que a obtenção de dados da sua superfície escura rica em carbono, se torne  num desafio científico bastante grande.

Duas estruturas nos espectros do objeto eram particularmente notórias e correspondiam à presença de óxidos de ferro e filossilicatos. A presença destes materiais nunca tinha sido confirmada anteriormente num objeto do cinturão de Kuiper e sugere fortemente que 2004 EW₉₅ se formou no Sistema Solar interior.

Dada a localização atual de 2004 EW₉₅ nos confins gelados do Sistema Solar, é possível que o objeto foi lançado para a sua órbita atual por um planeta migratório durante os primórdios do Sistema Solar.

Este trabalho foi publicado na revista especializada The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: ESO

New Horizons capta imagens no Cinturão de Kuiper

A nave espacial New Horizons da NASA recentemente girou a sua câmara telescópica na direção de um campo de estrelas, captando uma imagem e fazendo história.

© NASA/JHUAPL/SwRI (2012 HZ84 e 2012 HE85)

A imagem de calibração rotineira do aglomerado aberto NGC 3532, feita pelo instrumento LORRI (Long Range Reconnaissance Imager) no dia 5 de dezembro, foi captada quando a New Horizons estava a 6,12 bilhões de quilômetros (ou 40,9 UA - unidades astronômicas) da Terra, tornando-a, por algum tempo, a imagem obtida à maior distância da Terra.

A New Horizons estava ainda mais longe do que a Voyager 1 da NASA quando esta captou a famosa fotografia "Pálido Ponto Azul" da Terra. Esta imagem fazia parte de uma composição de 60 outras que olhavam para trás no Sistema Solar, no dia 14 de fevereiro de 1990, quando a Voyager estava a 6,06 bilhões de quilômetros (ou aproximadamente 40,5 UA) da Terra. As câmaras da Voyager 1 foram desligadas pouco depois deste retrato, deixando o seu recorde de distância sem oposição por mais de 27 anos.

O LORRI quebrou o seu próprio recorde duas horas depois com imagens dos KBO's (Kuiper Belt Objects, em português "Objetos do Cinturão de Kuiper") 2012 HZ84 e 2012 HE85, demonstrando ainda como nada está parado quando percorremos 1,1 milhões de quilômetros de espaço por dia.

A New Horizons é a nave espacial mais rápida já lançada, e a primeira a explorar Plutão e o Cinturão de Kuiper. A New Horizons é apenas a quinta nave trafegando além dos planetas exteriores e muitas das suas atividades estabelecem recordes de distância. No dia 9 de dezembro realizou a manobra de correção mais distante de sempre, à medida que a equipe guiava a sonda para um encontro próximo com um KBO chamado 2014 MU69 no dia 1 de janeiro de 2019. Este voo rasante de Ano Novo por 2014 MU69 será o encontro planetário mais distante da história, acontecendo 1,6 bilhões de quilômetros além do sistema de Plutão, que a New Horizons famosamente explorou em julho de 2015.

Durante a sua missão prolongada no Cinturão de Kuiper, que começou em 2017, a New Horizons pretende observar pelo menos duas dúzias de outros KBOs, planetas anões e "Centauros", antigos KBOs em órbitas instáveis que atravessam as órbitas dos planetas gigantes. Os cientistas da missão estudam as imagens para determinar as formas dos objetos e as propriedades das superfícies, e para procurar luas e anéis. A nave também está fazendo medições quase contínuas do ambiente de plasma, poeira e gás neutro ao longo do seu percurso.

A sonda New Horizons está de boa saúde e atualmente em hibernação. Os controladores da missão do Laboratório de Física Aplicada Johns Hopkins, vão "acordar" a sonda do seu sono eletrônico no dia 4 de junho e dar início a uma série de verificações de sistema e outras atividades a fim de preparar a New Horizons para o encontro com o 2014 MU69.

Fonte: NASA

Será que o próximo alvo da New Horizons tem uma lua?

O próximo alvo rasante da New Horizons, um objeto transnetuniano do Cinturão de Kuiper a mais de um bilhão de quilômetros para além de Plutão, pode ou ter a forma de um amendoim ou até mesmo ser dois objetos em órbita um do outro. Agora, novos dados sugerem que o 2014 MU69 pode ter companhia orbital: uma pequena lua.

© NASA/JHUAPL/SwRI (ilustração do 2014 MU69 e de uma pequena lua)

Esta é a teoria mais recente da equipe da New Horizons da NASA, à medida que continua analisando os dados telescópicos do alvo para o voo rasante do Dia de Ano Novo de 2019. "Nós realmente só saberemos o aspeto do MU69 quando passarmos lá perto, até só podemos entendê-lo completamente depois do encontro," afirma Marc Buie, membro da equipe científica da New Horizons, do SwRI (Southwest Research Institute) em Boulder, no estado norte-americano do Colorado, que forneceu uma atualização sobre a análise de MU69 esta semana na American Geophysical Union Fall Meeting em Nova Orleans.

Os dados que levaram a estas pistas sobre a natureza do MU69 foram obtidos ao longo de seis semanas em junho e julho, quando a equipe fez três tentativas para colocar telescópios na estreita sombra do MU69 quando este passava em frente de uma estrela. O reconhecimento mais valioso ocorreu no dia 17 de julho, quando cinco telescópios montados na Argentina estiveram no lugar certo, no momento certo, para captar esta ocultação, e captar dados importantes sobre o tamanho, forma e órbita do MU69. Estes dados levantaram a possibilidade do MU69 ser dois objetos de tamanho semelhante, ou seja, um binário.

A perspetiva de que o MU69 possa ter uma lua surgiu de dados obtidos durante uma ocultação diferente no dia 10 de julho, pelo observatório aéreo SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) da NASA. Focado na localização esperada do MU69 enquanto voava sobre o Oceano Pacífico, o SOFIA detectou o que parecia ser uma queda muito curta na luz da estrela. Buie disse que uma análise mais aprofundada destes dados, incluindo a sincronização com cálculos da órbita do MU69 fornecidos pela missão Gaia da ESA, abre a possibilidade que a ocultação detectada pelo SOFIA possa ser outro objeto em torno do MU69.

"Um binário com uma lua menor também pode ajudar a explicar as mudanças que vimos na posição do MU69 durante estas várias ocultações," acrescenta Buie. "É tudo muito sugestivo, mas é outro passo no nosso trabalho para obter uma imagem clara do MU69 antes da passagem rasante da New Horizons, daqui a pouco mais de um ano."

"Este voo rasante será o mais distante da história da exploração espacial. O antigo objeto do Cinturão de Kuiper conhecido como MU69, descoberto em 2014, está a mais de 6,5 bilhões de quilômetros da Terra. Parece não ter mais que 30 km em comprimento ou, caso seja um binário, cada corpo terá entre 15 e 20 km em diâmetro. Tal como outros objetos do Cinturão de Kuiper, o MU69 fornece um olhar de perto sobre os restos do antigo processo de construção planetária, mundos pequenos que contêm pistas críticas para a formação do Sistema Solar exterior.

Fonte: NASA

Hubble descobre objeto único no Sistema Solar

Com o auxílio do telescópio espacial Hubble, um grupo de astrônomos observou as características intrigantes de um tipo de objeto incomum no cinturão de asteroides entre Marte e Júpiter: dois asteroides que se orbitam um ao outro e que exibem características semelhantes a cometas, incluindo uma cabeleira brilhante e uma longa cauda.

© NASA/ESA/J. Agarwal (movimento aparente da cauda no sistema binário de asteroides)

Este conjunto de imagens obtidas pelo telescópio espacial Hubble revela os dois asteroides. As imagens revelam a atividade no sistema binário. O movimento aparente da cauda é um efeito de projeção devido à mudança do alinhamento relativo entre o Sol, a Terra e 288P entre observações. A orientação da cauda é também afetada por uma alteração no tamanho das partículas. Inicialmente, a cauda apontava na direção onde as comparativamente grandes partículas de poeira (com cerca de 1mm de tamanho) eram emitidas no final de julho. No entanto, a partir de 20 setembro de 2016, a cauda começou a apontar na direção oposta à do Sol onde partículas pequenas (com aproximadamente 10 micrômetros de tamanho) são "sopradas" para longe do núcleo graças à pressão de radiação.

Este é o primeiro asteroide binário, conhecido, também classificado como cometa.

Em setembro de 2016, pouco antes do asteroide 288P fazer a sua maior aproximação ao Sol, estava perto o suficiente da Terra para permitir uma visão detalhada com o telescópio espacial Hubble.

As imagens do 288P, localizado no cinturão de asteroides, revelou que na verdade não era um único objeto, mas dois asteroides quase da mesma massa e mesmo tamanho, orbitando-se um ao outro a uma distância de mais ou menos 100 quilômetros. Considerando que se orbitam um ao outro, as massas dos objetos em tais sistemas conseguem ser medidas.

Mas as observações também revelaram atividade continuada no sistema binário. "Nós detectamos fortes indícios de sublimação de água gelada devido ao aumento do aquecimento solar, semelhante à forma como é criada a cauda de um cometa," explica Jessica Agarwal, do Instituto Max Planck para Pesquisa do Sistema Solar, na Alemanha. Isto torna 288P o primeiro asteroide binário também classificado como um cometa do cinturão principal.

Compreender a origem e evolução dos cometas do cinturão principal, que mostram atividade parecida com a de um cometa, é um elemento crucial na nossa compreensão da formação e evolução do Sistema Solar. Entre as questões que os cometas do cinturão de asteroides podem ajudar a responder, está a forma como a água chegou à Terra. Uma vez que apenas se conhecem alguns objetos deste tipo, o 288P apresenta-se como um sistema extremamente importante para estudos futuros.

As várias características do 288P, grande separação entre os dois componentes, tamanho quase igual, alta excentricidade e atividade semelhante a um cometa, também o tornam único entre os poucos asteroides binários no Sistema Solar. Igualmente, a atividade observada no 288P revela informações sobre o seu passado, realça Agarwal: "o gelo à superfície não consegue sobreviver no cinturão de asteroides durante toda a vida do Sistema Solar, mas pode ser protegido durante bilhões de anos por um manto de poeira refratária, com apenas alguns metros de espessura."

A equipe concluiu que o 288P existe como sistema binário há cerca de 5.000 anos. "O cenário de formação mais provável para o 288P é uma fragmentação devido à rápida rotação. Depois disso, os dois fragmentos podem ter-se afastado graças às forças de sublimação," observa Agarwal.

O fato de que 288P é tão diferente de todos os outros asteroides binários conhecidos levanta algumas questões sobre se algumas das suas propriedades únicas não são apenas coincidências. Dado que a descoberta do 288P envolveu muita sorte, é provável que permaneça como o único exemplo do seu gênero durante muito tempo. "Precisamos de mais trabalho teórico e observacional, bem como mais objetos semelhantes a 288P, para encontrar uma resposta a esta questão," conclui Agarwal.

A pesquisa foi divulgada num artigo publicado na revista Nature.

Fonte: Max Planck Institute for Solar System Research

Próximo alvo da New Horizons acaba de ficar muito mais interessante

Será que o próximo alvo da sonda New Horizons da NASA é na realidade dois alvos?

© NASA/JHUAPL/SwRI/Alex Parker (ilustração do objeto 2014 MU69 do Cinturão de Kuiper)

Os cientistas da New Horizons procuram responder a esta pergunta enquanto analisam novos dados do distante objeto 2014 MU69 do Cinturão de Kuiper, objeto este que a nave espacial vai visitar no dia 1 de janeiro de 2019. Este voo rasante será o mais distante da história da exploração espacial, a mais de um bilhão de quilômetros além de Plutão.

Esta relíquia do Sistema Solar, que está a mais de 6,5 bilhões de quilômetros da Terra, passou em frente de uma estrela no dia 17 de julho de 2017. Vários telescópios da equipe da New Horizons, situados numa parte remota da Patagônia, Argentina, avistaamr a sua sombra fugaz, um evento conhecido como ocultação, e foram capazes de obter dados importantes para ajudar os planejadores da missão a melhor determinar a trajetória da sonda e a compreender o tamanho, forma, órbita e ambiente ao redor de 2014 MU69.

Com base nestas novas observações de ocultação, os membros da equipe dizem que o 2014 MU69 pode não ser um objeto esférico solitário, mas suspeitam que poderá ser um "esferoide prolato extremo" ou até mesmo um binário. A forma estranha pode indicar que dois corpos podem estar orbitando muito perto um do outro ou até mesmo se tocando, o que é conhecido como binário próximo ou de contato, ou que talvez estejam observando um único corpo com um grande pedaço em falta. O tamanho do 2014 MU69 ou dos seus componentes também pode ser determinado a partir destes dados. Parece não ter mais do que 30 km de comprimento, ou, se for um binário, cada corpo terá entre 15 e 20 km em diâmetro.

A ocultação estelar de dia 17 de julho que recolheu estes dados foi a terceira de um conjunto histórico de três ambiciosas observações para a New Horizons. A equipe usou os dados do telescópio espacial Hubble e do satélite Gaia da ESA para calcular e determinar os locais onde o 2014 MU69 lançaria sombra à superfície da Terra.

Fonte: Scientific American

Novas evidências em suporte da hipótese do Planeta Nove

No ano passado foi anunciada a existência de um planeta desconhecido no nosso Sistema Solar. No entanto, esta hipótese foi posteriormente posta em causa devido à detecção controversa nos dados observacionais.

© ESO (ilustração do Planeta Nove)

Agora, astrônomos espanhóis usaram uma técnica inovadora para analisar as órbitas dos chamados objetos transnetunianos (TNOs) e, mais uma vez, salientam que há algo a perturbá-los: um planeta localizado de 300 a 400 vezes a distância Terra-Sol.

Os cientistas continuam debatendo sobre a existência de um nono planeta no nosso Sistema Solar. No início de 2016, pesquisadores do Caltech (EUA) anunciaram que tinham evidências da existência deste objeto, localizado a uma distância média de 700 UA (700 vezes a distância entre a Terra e o Sol) e com uma massa dez vezes a da Terra. Os seus cálculos foram motivados pela distribuição peculiar das órbitas descobertas para TNOs do Cinturão de Kuiper, que aparentemente revelavam a presença de um Planeta Nove nos confins do Sistema Solar.

No entanto, cientistas do projeto canadiano-francês-havaiano OSSOS (Outer Solar System Origins Survey) detectaram falhas nas suas próprias observações das órbitas destes TNOs, que foram sistematicamente direcionadas para as mesmas regiões do céu, e consideraram que outros grupos, incluindo o grupo de Caltech, podiam estar com os mesmos problemas. De acordo com estes cientistas, não é necessário propor a existência de um perturbador gigante para explicar estas observações, pois são compatíveis com uma distribuição aleatória de órbitas.

No entanto, agora dois astrônomos da Universidade Complutense de Madrid aplicaram uma nova técnica, menos exposta a erro observacional, para estudar um tipo especial de objetos transnetunianos: os mais extremos (ETNOs), localizados a distâncias médias superiores a 150 UA e que nunca cruzam a órbita de Netuno. Pela primeira vez foram analisadas as distâncias dos seus nodos ao Sol e os resultados indicam mais uma vez que existe um planeta localizado além de Plutão.

Os nodos são os dois pontos em que a órbita de um ETNO, ou qualquer outro corpo celeste, cruza o plano do Sistema Solar (eclíptica). Estes são precisamente os pontos onde a probabilidade de interagir com outros objetos é maior e nestes pontos os ETNOs podem sofrer uma mudança drástica nas suas órbitas ou mesmo uma colisão.

"Se não há nada para os perturbar, os nodos destes objetos transnetunianos extremos devem estar uniformemente distribuídos, pois não há para evitar, mas se existirem um ou dois perturbadores, duas situações podem surgir," explica Carlos de la Fuente Marcos. "Uma possibilidade é que os ETNOs são estáveis e, neste caso, tendem a ter os seus nodos longe do caminho de possíveis perturbadores,  mas se são instáveis, eles se comportarão como os cometas que interagem com Júpiter, isto é, tendem a ter um dos nodos perto da órbita do perturbador hipotético."

Usando cálculos e prospeção de dados, os astrônomos espanhóis descobriram que os nodos dos 28 ETNOs analisados (e os 24 Centauros extremos com distâncias médias ao Sol superiores a 150 UA) estão agrupados em diversas distâncias ao Sol; além disso, encontraram uma correlação, onde não deveria existir nenhuma, entre as posições dos nodos e a inclinação, um dos parâmetros que define a orientação das órbitas destes objetos gelados no espaço.

"Assumindo que os ETNOs são dinamicamente semelhantes aos cometas que interagem com Júpiter, interpretamos estes resultados como sinais da presença de um planeta que interage ativamente com eles numa gama de distâncias entre 300 e 400 UA," afirma de la Fuente Marcos.

Até agora, os estudos que desafiaram a existência do Planeta Nove, usando os dados disponíveis para estes objetos transnetunianos, argumentaram a existência de erros sistemáticos ligados às orientações das órbitas (definidas por três ângulos), devido à forma como as observações tinham sido feitas. No entanto, as distâncias nodais dependem principalmente do tamanho e forma da órbita, parâmetros relativamente livres de falha observacional.

É a primeira vez que os nodos foram utilizados para tentar entender a dinâmica dos ETNOs, já que a descoberta de mais ETNOs (de momento só se conhecem 28) permitiria a confirmação do cenário proposto e, subsequentemente, restringiria a órbita do planeta desconhecido através da análise da distribuição dos nodos.

Este estudo suporta a existência de um objeto planetário dentro da variabilidade de parâmetros considerados tanto para a hipótese do Planeta Nove de Mike Brown e Konstantin Batygin do Caltech, como na original proposta em 2014 por Scott Sheppard do Instituto Carnegie e Chadwick Trujillo da Universidade do Norte do Arizona; além de seguir as linhas dos seus próprios estudos anteriores (o mais recente liderado pelo Instituto de Astrofísica das Canárias), que sugeriram a existência de mais do que um planeta desconhecido no nosso Sistema Solar.

Existe também um Planeta Dez? O hipotético Planeta Nove sugerido neste estudo nada tem a ver com outro possível planeta ou planetoide situado muito mais perto de nós e insinuado por outros achados recentes. Aplicando também prospeção de dados às órbitas dos TNOs do Cinturão de Kuiper, os astrônomos Kathryn Volk e Renu Malhotra da Universidade do Arizona (EUA) descobriram que o plano no qual estes objetos orbitam o Sol está ligeiramente deformado, fato que poderá ser explicado caso exista um perturbador do tamanho de Marte a 60 UA do Sol.

Dada a definição atual de planeta, este outro misterioso objeto pode não ser um planeta verdadeiro, mesmo que tenha um tamanho semelhante ao da Terra, pois pode estar rodeado por asteroides enormes ou planetas anões.

"De qualquer forma, estamos convencidos de que o trabalho de Volk e Malhotra encontrou evidências sólidas da presença de um corpo enorme para além do chamado Penhasco de Kuiper, o ponto mais distante do cinturão transnetuniano, a cerca de 50 UA do Sol, e esperamos poder apresentar em breve um novo trabalho que também apoia a sua existência," conclui de la Fuente Marcos.

Os resultados foram publicados na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Information and Scientific News Service

Raios X oriundos de Plutão

Uma vez considerado o corpo celeste mais externo do Sistema Solar, a designação de Plutão foi alterada pela União Astronômica Internacional em 2006, devido à descoberta de muitos novos objetos no Cinturão de Kuiper que eram de tamanho comparável.

© JHUAPL (ilustração de Plutão)

Apesar disso, Plutão continua sendo uma fonte de fascínio e um ponto focal de grande interesse científico. E mesmo depois do histórico voo conduzido pela sonda New Horizons em julho de 2015, muitos mistérios permanecem.

Além disso, a análise contínua dos dados da New Horizons revelou novos mistérios. Por exemplo, um estudo recente de uma equipe de astrônomos indicou que uma pesquisa do observatório de raios X Chandra revelou a presença de algumas emissões de raios X bastante fortes provenientes de Plutão. Isso foi inesperado e está fazendo com que os cientistas repensem o que eles achavam saber sobre a atmosfera de Plutão e sua interação com o vento solar.

No passado, muitos corpos do Sistema Solar foram observados emitindo raios X, que foram o resultado da interação entre o vento solar e os gases neutros. Tais emissões foram detectadas a partir de planetas como Vênus e Marte, devido à presença de argônio e/ou nitrogênio em suas atmosferas, mas também em corpos menores como cometas, que adquirem halos devido ao descarte.

  Sabe-se que Plutão tem uma atmosfera que muda de tamanho e densidade com as estações. Basicamente, à medida que o planeta atinge o periélio durante seu período orbital de 248 anos, uma distância de 4.436.820.000 km do Sol, a atmosfera engrossa devido à sublimação de nitrogênio congelado e metano na superfície.

A última vez que Plutão estava no periélio foi em 5 de setembro de 1989, o que significa que ainda estava experimentando o verão, quando a New Horizons fez seu voo. Enquanto estudava Plutão, a sonda detectou uma atmosfera que era principalmente composta por nitrogênio gasoso (N₂), juntamente com metano (CH₄) e dióxido de carbono (CO₂). Os astrônomos, portanto, decidiram procurar sinais de emissão de raios X provenientes da atmosfera de Plutão usando o observatório Chandra.

Antes do voo da New Horizons, a maioria dos modelos de atmosfera de Plutão esperava que ele fosse bastante estendido. No entanto, a sonda descobriu que a atmosfera estava menos prolongada e que sua taxa de perda era centenas de vezes menor que o previsto por estes modelos.

Sendo que a maioria dos modelos prévios da atmosfera de Plutão haviam previsto que ela fosse muito mais estendida, com uma taxa de perda estimada para espaço de ~ 10²⁷ a 10²⁸ mol/s de N₂ e CH₄, houve a tentativa de detectar a emissão de raios X criada por interações do vento solar com troca de carga de gás neutro de baixa densidade em torno de Plutão.

No entanto, depois de consultar os dados do Advanced CCD Imaging Spectrometer (ACIS) a bordo do Chandra, descobriu-se que as emissões de raios X provenientes de Plutão eram maiores do que isso permitiria. Em alguns casos, observaram-se fortes emissões de raios X provenientes de outros objetos menores no Sistema Solar, devido à dispersão de raios X solares por pequenos grãos de poeira compostos de carbono, nitrogênio e oxigênio.

Mas a distribuição de energia que observaram com os raios X de Plutão não foi consistente com esta explicação. Outra possibilidade é que eles podem ser devido a algum processo que focaliza o vento solar perto de Plutão, o que aumentaria o efeito de sua atmosfera modesta.

A emissão observada de Plutão não é conduzida pelas auroras. Se, devido à dispersão, teria que ser obtida por uma população única de grãos de neblina em nanoescala compostos de átomos de C, N e O na atmosfera fluorescente  de Plutão sob a exposição do Sol. Se for impulsionado pela troca de carga entre os íons do vento solar e moléculas de gás neutro (principalmente CH₄) escapando de Plutão, então o aumento da densidade e o ajuste da abundância relativa dos íons na região de interação perto de Plutão é necessário.

Por enquanto, a verdadeira causa destas emissões de raios X provavelmente permanecerá um mistério. E há necessidade de mais pesquisas quando se trata deste distante e mais massivo KBO (Kuiper Belt Objects). Felizmente, os dados fornecidos pela missão New Horizons provavelmente serão espalhados por décadas, revelando coisas novas e interessantes sobre Plutão, o Sistema Solar externo e como os mundos mais distantes de nosso Sol se comportam.

O estudo foi aceito para publicação na revista Icarus.

Fontes: Universe Today e Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

O curioso caso do Cinturão de Kuiper deformado

De acordo com uma nova pesquisa das órbitas de planetas menores, um "objeto de massa planetária" desconhecido, ainda por identificar, pode esconder-se nos confins do nosso Sistema Solar.

© Heather Roper/LPL (ilustração do suposto objeto com órbita além de Plutão)

Este objeto será diferente e também muito mais próximo do denominado Planeta Nove, um planeta cuja existência ainda aguarda confirmação.

Os pesquisadores Kat Volk e Renu Malhotra, do Lunar and Planetary Laboratory (LPL) da Universidade do Arizona, apresentam evidências convincentes de um corpo planetário ainda por descobrir com uma massa entre a de Marte e a da Terra. A massa misteriosa revela a sua presença apenas pelo controle dos planos orbitais de uma população de rochas espaciais conhecidas como Kuiper Belt Objects (KBO), nos subúrbios gelados do Sistema Solar.

Enquanto a maioria dos KBOs, os detritos deixados para trás durante a formação do Sistema Solar, orbitam o Sol com inclinações orbitais que, em média, tendem para o plano invariável do Sistema Solar, os mais distantes objetos deste cinturão nãose orienta desta maneira. O seu plano médio, descobriram Volk e Malhotra, está inclinado para longe do plano invariável cerca de 8 graus. Logo, algo desconhecido está deformando o plano orbital médio do Sistema Solar mais exterior.

Segundo os cálculos dos psquisadores, será necessário algo com uma massa parecida à de Marte para explicar a deformação que foi medida.

O Cinturão de Kuiper situa-se além da órbita de Netuno e estende-se algumas centenas de UA (Unidades Astronômicas; 1 UA é a distância média entre a Terra o Sol, aproximadamente 150 milhões de quilômetros). Tal como o seu parente do Sistema Solar interno, o cinturão de asteroides entre Marte e Júpiter, o Cinturão de Kuiper abriga um vasto número de planetas menores, principalmente pequenos corpos gelados (os percursores dos cometas) e alguns planetas anões.

Para o estudo, Volk e Malhotra analisaram os ângulos de inclinação dos planos orbitais de mais de 600 objetos do Cinturão de Kuiper a fim de determinar a direção comum sobre a qual estes planetas orbitais realizam precessão, que refere-se à lenta oscilação na orientação de um objeto em rotação. ou seja, os KBOs operam de forma análoga a um pião.

Imagine muitos piões, e dá a cada um deles um ligeiro empurrão. Se fotografá-los, nota-se que os seus eixos de rotação estão em diferentes orientações mas, em média, estão apontando para o campo gravitacional local da Terra.

Espera-se que o ângulo de inclinação orbital de cada KBO esteja numa orientação diferente mas, em média, estão apontando perpendicularmente ao plano determinado pelo Sol e pelos planetas grandes. O plano orbital médio dos objetos no Sistema Solar exterior deveria parecer bastante plano após as 50 UA. Porém, descobriu-se que, das 50 para as 80 UA, o plano médio se afasta deste plano invariável. Há uma série de incertezas para a deformação medida, mas não há mais que 1 ou 2% de probabilidade de que esta deformação seja meramente um erro estatístico da limitada amostra observacional de KBOs.

De acordo com os cálculos, um objeto com a massa de Marte, orbitando a aproximadamente 60 UA do Sol, numa órbita inclinada cerca de 8 graus (em relação ao plano médio dos planetas conhecidos) tem influência gravitacional suficiente para deformar o plano orbital dos distantes KBOs até cerca de 10 UA para cada lado.

Os distantes KBOs observados estão concentrados num anel com mais ou menos de 30 UA de largura e seriam influenciados pela gravidade de um tal objeto de massa planetária ao longo do tempo.

Isto exclui a possibilidade do objeto postulado, neste caso, ser o hipotético Planeta Nove, cuja existência tem sido sugerida com base em outras observações. Este planeta tem uma massa prevista muito maior (cerca de 10 massas terrestres) e está muito mais distante, entre 500 e 700 UA. Este está demasiado longe para influenciar estes KBOs; deve estar muito mais perto das 100 UA para afetar substancialmente os KBOs a esta distância.

Dado que um planeta, por definição, tem que ter "limpo" a sua órbita de planetas menores como KBOs, os autores referem-se a esta massa hipotética como um objeto de massa planetária. Os dados também não excluem a possibilidade de que a deformação possa ser resultado da influência de mais do que um objeto de massa planetária.

Então porque é que ainda não foi encontardo? Muito provavelmente, dizem os pesquisadores, porque ainda não foi procurado em todo o céu em busca de objetos distantes do Sistema Solar. O lugar mais provável onde um objeto de massa planetária possa esconder-se é no plano Galáctico, uma área tão densamente populada com estrelas que os estudos do Sistema Solar tendem a evitá-la.

Uma possível alternativa a um objeto por descobrir, que poderá ter "agitado" o plano dos KBOs mais exteriores, é a passagem recente de uma estrela pelo Sistema Solar, dizem os autores.

"A probabilidade de não termos encontrado tal objeto, simplesmente devido às limitações dos levantamentos astronômicos, está estimada em aproximadamente 30%," esclarece Volk.

"Uma estrela passageira atrairia todos os 'piões' numa direção," realça Malhotra. "Assim que a estrela completa a sua visita pelo Sol, todos os KBOs voltariam a ter uma precessão parecida à do seu plano anterior. Isto exigiria uma passagem bastante próxima a mais ou menos 100 UA, e a deformação seria apagada em 10 milhões de anos, de modo que não consideramos este cenário como provável."

A oportunidade de a Humanidade vislumbrar este misterioso objeto pode vir em breve, assim que a construção do LSST (Large Synoptic Survey Telescope) seja concluída. Com "primeira luz" prevista para 2020, o instrumento realizará levantamentos sem precedentes e em tempo real do céu.

"Nós esperamos que o LSST eleve o número de KBOs observados, dos atualmente cerca de 2.000, para 40.000," diz Malhotra. "Existem muito mais KBOs lá fora, nós é que ainda não os vimos. Alguns estão muito distantes e são muito tênues até mesmo para o LSST, mas tendo em conta que o telescópio vai cobrir o céu de forma muito mais abrangente do que os levantamentos atuais, deverá ser capaz de detectar este objeto, caso realmente exista."

Um artigo será publicado na revista The Astronomical Journal.

Fonte: University of Arizona

Hubble descobre satélite no terceiro maior planeta anão

O poder combinado de três observatórios espaciais, incluindo o telescópio espacial Hubble da NASA, ajudou os astrônomos a descobrir uma lua orbitando o terceiro maior planeta anão, catalogado como 2007 OR10 .

© STScI (lua ao redor do planeta anão 2007 OR10)

O par reside nos arredores frígidos do Cinturão de Kuiper, um reino de detritos gelados deixados pela formação do nosso Sistema Solar há 4,6 bilhões de anos.

Com esta descoberta, a maioria dos planetas anões conhecidos no Cinturão de Kuiper maior do que 966 quilômetros de diâmetro tem companheiros. Estes corpos fornecem a introspecção de como as luas se formaram no Sistema Solar jovem.

"A descoberta de satélites em torno de todos os grandes planetas anões conhecidos, exceto Sedna, significa que na época em que estes corpos se formaram há bilhões de anos, as colisões devem ter sido mais frequentes e isso é um constrangimento para os modelos de formação," disse Csaba Beijo do observatório de Konkoly em Budapest, Hungria. Ele é o principal autor do documento científico que anuncia a descoberta da lua. "Se houvesse colisões frequentes, seria muito fácil formar estes satélites".

Os objetos mais provavelmente batiam uns nos outros com mais frequência porque eles habitavam uma região lotada. "Deve ter havido uma densidade bastante elevada de objetos, e alguns deles eram corpos enormes que estavam perturbando as órbitas de corpos menores," disse o membro da equipe John Stansberry do Space Telescope Science Institute (STScI) em Baltimore, Maryland. "Esta agitação gravitacional pode ter empurrado os corpos fora de suas órbitas e aumentado suas velocidades relativas, que podem ter resultado em colisões."

Mas a velocidade dos objetos colidindo não poderia ter sido muito rápida ou muito lenta, de acordo com os astrônomos. Se a velocidade do impacto fosse muito rápida, o choque teria criado muitos detritos que poderiam ter escapado do sistema, se fosse muito lenta e a colisão teria produzido apenas uma cratera de impacto.

As colisões no cinturão de asteroides, por exemplo, são destrutivas porque os objetos estão viajando rápido quando se colidem. O cinturão de asteroides é uma região de detritos rochosos entre as órbitas de Marte e o gigante gasoso Júpiter. A poderosa gravidade de Júpiter acelera as órbitas dos asteroides, gerando impactos violentos.

A equipe descobriu a lua em imagens de arquivo do 2007 OR10 tomadas pela Wide Field Camera 3 do Hubble. As observações tiradas do planeta anão pelo telescópio espacial Kepler da NASA deram uma pista aos astrônomos da possibilidade de uma lua circular. Kepler revelou que 2007 OR10 tem um período de rotação lenta de 45 horas. Os períodos de rotação típicos para os objetos do Cinturão de Kuiper são menos de 24 horas.

Os astrônomos notaram a lua em duas observações separadas do Hubble, espaçadas de um ano. As imagens mostram que a lua está gravitacionalmente ligada à 2007 OR10 porque se move com o planeta anão, como visto contra um fundo de estrelas. No entanto, as duas observações não forneceram informações suficientes para que os astrônomos determinassem uma órbita.

"Ironicamente, porque não conhecemos a órbita, a ligação entre o satélite e a taxa de rotação lenta não está clara," disse Stansberry.

Os astrônomos calcularam os diâmetros de ambos os objetos com base em observações em luz infravermelha distante pelo observatório espacial Herschel, que mediu a emissão térmica dos mundos distantes. O planeta anão tem de cerca de 1.529 km de diâmetro, e a lua é estimada em 240 a 400 km de diâmetro. O 2007 OR10, como Plutão, segue uma órbita excêntrica, mas está atualmente três vezes mais distante do que Plutão está do Sol.

O 2007 OR10 é um membro de um clube exclusivo de nove planetas anões. Destes corpos, apenas Plutão e Eris são maiores que o 2007 OR10. Ele foi descoberto em 2007 pelos astrônomos Meg Schwamb, Mike Brown e David Rabinowitz como parte de uma pesquisa de corpos do Sistema Solar distante usando o telescópio Samuel Oschin no Observatório Palomar, na Califórnia.

Os resultados da equipe apareceram no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Space Telescope Science Institute

O Coelho da Páscoa chega a NGC 4725

Inicialmente chamado "Easterbunny" (Coelho da Páscoa) pela equipe que o descobriu, e oficialmente denominado Makemake, ele é o segundo mais brilhante planeta anão do Cinturão de Kuiper.

© Bob English (NGC 4725 e Makemake)

Makemake foi descoberto em 31 de março de 2005, um pouco antes da Páscoa, no Observatório Palomar, por uma equipe liderada por Michael Brown, e anunciado em 29 de julho de 2005. Ele é o terceiro maior planeta anão do Sistema Solar e o maior objeto transnetuniano conhecido, com um diâmetro de cerca de dois terços o de Plutão. Sua superfície é coberta por metano, etano e possivelmente nitrogênio e tem uma baixa temperatura média de cerca de -243,2°C.

Este mundo gélido aparece duas vezes nesta imagem astronômica(riscos em vermelho), baseada em dados obtidos em 29 e 30 de junho, da brilhante galáxia espiral NGC 4725, que possui apenas um braço. Ela tem mais de 100.000 anos-luz de diâmetro, estando distante 41 milhões de anos-luz.

Makemake é marcado por curtas linhas vermelhas, com sua posição mudando através do campo de visão de um telescópio caseiro durante duas noites ao longo de uma órbita distante.

Naquelas datas, quase coincidente com a linha de visão da galáxia espiral na constelação da Cabeleira de Berenice, Makemake estava distante cerca de 52,5 UA (unidades astronômicas), ou 7,3 horas-luz de distância. Sabe-se agora que Makemake tem ao menos uma lua.

Fonte: NASA

Uma fauna de corpos menores do VISTA

Uma equipe de astrônomos europeus usou dados do telescópio de rastreio VISTA do ESO para catalogar uma população variada de corpos menores, que são pequenos objetos do Sistema Solar, nos comprimentos de onda do infravermelho próximo.

© ESO/M. Kornmesser (ilustração de núcleos de gelo no Cinturão de Kuiper)

Após a órbita  de Netuno existe um enorme disco de pequenos objetos chamado Cinturão de Kuiper, e ainda mais além dele está a nuvem de Oort, local onde habitam os cometas. A ilustração acima mostra uma parte do Cinturão de Kuiper, povoada de núcleos gelados pertencentes a potenciais cometas. Esta imagem fará parte da exposição "O Universo Vivo", que estará disponível ao público no Supernova do ESO.

Este estudo deu origem a uma coleção de medições de milhares de objetos, dados estes que poderão ajudar a responder a questões chave sobre o Sistema Solar primordial.
Sabe-se que o Sistema Solar contém cerca de 700 mil objetos pequenos, desde asteroides rochosos a cometas gelados. Ao estudar estes objetos, os astrônomos esperam compreender como é que o Sistema Solar se formou e evoluiu e, ao mesmo tempo, reunir informações importantes sobre possíveis impactos com a Terra.
A equipe examinou um subconjunto de dados do rastreio do VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy), o VISTA Hemisphere Survey, que cobriu cerca de 40% do hemisfério sul do céu. Ao examinar de forma cuidada a enorme quantidade de dados deste rastreio, os pesquisadores conseguiram determinar a posição e o brilho de quase 40 mil objetos, obtendo ainda informação de cor para cerca de 35 mil deles. Esta é a primeira vez que dados de um rastreio são analisados para revelar informação sobre um tão grande número de pequenos corpos do Sistema Solar.
Os dados de cor, em particular, podem ser usados para classificar os objetos, ao derivar informação sobre a sua composição à superfície. A diversidade de objetos identificados no catálogo inclui exemplos de todas as categorias conhecidas de corpos deste tipo: asteroides próximos da Terra, objetos que cruzam a órbita de Marte, asteroides Hungaria, asteroides do cinturão principal, asteroides Cybele, asteroides Hilda, Troianos, cometas, objetos do Cinturão de Kuiper, entre outros.
O VISTA é o maior telescópio de rastreio do mundo, com um espelho de 4,1 metros de diâmetro. O seu enorme campo de visão, juntamente com os seus detectores muito sensíveis, dá aos astrônomos uma visão completamente nova do céu austral. Os rastreios do céu são uma ferramenta poderosa nos dias de hoje, em que existem detectores tão grandes e sensíveis, permitindo aos astrônomos catalogar de modo rápido um grande número de objetos celestes e fazer análises estatísticas sobre os mesmos. São ideais para os astrônomos que procuram, como neste caso, objetos próximos em movimento, tais como asteroides e cometas.

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado “Near-infrared colors of minor planets recovered from VISTA - VHS survey (MOVIS)”, de M. Popescu et al., que foi publicado na revista especializada Astronomy & Astrophysics.

Fonte: ESO

Primeiros dados científicos de objeto pós-Plutão

Aproximando-se de uma possível missão prolongada enquanto acelera pelo espaço profundo, a sonda New Horizons já observou duas vezes o objeto 1994 JR1, um objeto do Cinturão de Kuiper com 145 km de diâmetro que orbita a mais de 5 bilhões de quilômetros do Sol.

 

  © NASA/JHUAPL/SwRI (movimento do objeto 1994 JR1)

As primeiras duas de 20 observações que a New Horizons fez de 1994 JR1 em abril de 2016. O objeto do Cinturão de Kuiper é o ponto que se move, indicado pela seta. Os pontos que não se movem são estrelas de fundo. A característica em cima e à esquerda é o reflexo interno da câmara (uma espécie de selfie), provocado pela iluminação de uma estrela muito brilhante mesmo para além do campo de visão do instrumento LORRI (Long Range Reconnaissance Imager); mostra os três braços que suportam o espelho secundário do LORRI.

Os membros da equipe científica usaram estas observações para revelar novos fatos acerca deste remanescente distante do início do Sistema Solar.

Captadas com o instrumento LORRI da sonda nos dias 7 e 8 de abril, a uma distância de 111 milhões de quilômetros, as imagens quebram o próprio recorde da sonda para as imagens mais próximas de sempre deste KBO, em novembro de 2015, quando a New Horizons detetou JR1 a 280 milhões de quilômetros de distância.

Simon Porter, membro da equipe científica da New Horizons e do SwRI (Southwest Research Institute) em Boulder, no estado americano do Colorado, disse que as observações contêm vários achados valiosos. "A combinação das observações de novembro de 2015 com as de abril de 2016 permitiu-nos identificar a localização de JR1 até 1.000 km, muito melhor do que qualquer outro KBO pequeno," acrescentando que a órbita mais precisa também permite com que uma teoria seja dissipada, sugerida há vários anos atrás, de que JR1 era um possível satélite de Plutão.

Do ponto de vista das observações de abril de 2016, também foi determinado o período de rotação do objeto, observando as mudanças na luz refletida da superfície de JR1 para determinar que completa uma rotação a cada 5,4 horas. "É relativamente rápido para um KBO," afirma John Spencer, membro da equipe científica, também do SwRI.

Spencer acrescentou que estas observações são um grande treino para possíveis olhares, de perto, de aproximadamente outros 20 KBO ainda mais antigos que podem surgir durante os próximos anos, caso a NASA aprove a extensão da missão. A New Horizons passou pelo sistema de Plutão no dia 14 de julho de 2015, fazendo as primeiras observações, de perto, do planeta anão e das suas cinco luas. A nave dirige-se para mais uma passagem rasante por outro objeto do Cinturão de Kuiper, 2014 MU69, a realizar-se no dia 1 de janeiro de 2019.

Fonte: NASA