Em 2017, um misterioso cometa chamado 'Oumuamua despertou a imaginação tanto dos cientistas como do público em geral.
© STScI (ilustração do cometa interestelar 'Oumuamua)
Foi o primeiro visitante conhecido de fora do nosso Sistema Solar, não tinha coma ou cauda de poeira brilhante, como a maioria dos cometas, e uma forma peculiar - algo entre um charuto e uma panqueca - e o seu pequeno tamanho era mais adequado a um asteroide do que a um cometa.
Mas o fato de estar se afastando cada vez mais depressa do Sol, evidenciou um comportamento estranho. Agora, a astroquímica Jennifer Bergner, da Universidade da Califórnia em Berkeley e o astrônomo Darryl Seligman, da Universidade de Cornell argumentam que o misterioso comportamento do cometa, ao invés de ter um percurso hiperbólico em torno do Sol, pode ser explicado por um mecanismo físico simples, provavelmente comum entre muitos cometas gelados: a liberação de hidrogênio à medida que o cometa aquecia à luz do Sol.
O que tornou 'Oumuamua diferente de todos os outros cometas bem estudados no nosso Sistema Solar foi o seu tamanho: era tão pequeno que a sua deflexão gravitacional em torno do Sol foi apenas ligeiramente alterada quando o hidrogênio gasoso foi liberado do gelo.
A maioria dos cometas são essencialmente bolas de neve sujas que periodicamente se aproximam do Sol a partir do Sistema Solar exterior. Quando aquecido pela luz solar, um cometa ejeta água e outras moléculas, produzindo um halo ou coma brilhante à sua volta e muitas vezes caudas de gás e poeira. Os gases ejetados atuam como uma espécie de propulsor de uma nave espacial para dar ao cometa um pequeno pontapé que altera a sua trajetória ligeiramente em relação às órbitas elípticas típicas de outros objetos do Sistema Solar, tais como asteroides e planetas.
Quando foi descoberto, 'Oumuamua não tinha coma ou cauda, era demasiado pequeno e estava demasiado afastado do Sol para capturar energia suficiente para ejetar muita água, o que levou os astrônomos a especular intensamente acerca da sua composição e do que o estava empurrando para longe.
Um cometa que viaja através do meio interestelar está basicamente sendo "cozinhado" pela radiação cósmica, como resultado formando hidrogênio. O pensamento dos pesquisadores foi: se isto estivesse acontecendo, poderia realmente aprisioná-lo no corpo, de modo a que quando entrasse no Sistema Solar e fosse aquecido, o hidrogênio fosse libertado? Poderá isso produzir quantitativamente a força de que necessita para explicar a aceleração não-gravitacional?
Surpreendentemente, descobriu que investigações experimentais publicadas nas décadas de 1970, 1980 e 1990 demonstraram que quando o gelo é atingido por partículas altamente energéticas semelhantes aos raios cósmicos, é abundantemente produzido hidrogênio molecular (H2) e aprisionado no interior do gelo. Realmente, os raios cósmicos podem penetrar dezenas de metros no gelo, convertendo um-quarto ou mais da água em hidrogênio gasoso.
Para um cometa com vários quilômetros em diâmetro, a emissão de gases seria de uma concha realmente fina em relação à maior parte do objeto, portanto, em termos de composição como em termos de qualquer aceleração, não se esperaria necessariamente que isso fosse um efeito detectável.
Pensa-se que o cometa, ligeiramente avermelhado, tinha cerca de 115 por 111 por 19 metros em tamanho. Embora as dimensões relativas fossem bastante precisas, os astrônomos não podiam ter a certeza do tamanho real porque era demasiado pequeno e estava demasiado distante para que os telescópios o resolvessem. O tamanho tinha de ser estimado a partir do brilho do cometa e da forma como o brilho mudava à medida que o cometa girava.
Até à data, todos os cometas observados no nosso Sistema Solar - os cometas de curto período, originários da cinturão de Kuiper e os cometas de longo período, da mais distante nuvem de Oort - variam entre cerca de 1 a muitos quilômetros.
Os cometas são rochas geladas que sobraram da formação do Sistema Solar, há 4,5 bilhões de anos. Os cometas interestelares também podem fornecer pistas sobre as condições em torno de outras estrelas rodeadas por discos de formação planetária. Os cometas preservam um instantâneo de como o Sistema Solar era quando tinha o seu disco protoplanetário. O estudo destes astros é uma maneira de olhar para trás e de ver como o Sistema Solar era na fase inicial de formação. Os sistemas planetários distantes também parecem ter cometas e muitos são susceptíveis de serem ejetados devido a interações gravitacionais com outros objetos do sistema. Alguns destes cometas fugitivos podem, ocasionalmente, entrar no nosso Sistema Solar, proporcionando uma oportunidade de aprender mais sobre a formação exoplanetária.
Os cometas e os asteroides do Sistema Solar ensinaram-nos, sem dúvida, mais sobre a formação planetária do que aprendemos com os próprios planetas. Os cometas interestelares poderiam indiscutivelmente dizer-nos mais sobre os exoplanetas.
No dia 19 de outubro de 2017, na ilha de Maui, os astrônomos utilizando o telescópio Pan-STARRS1, operado pelo Instituto de Astronomia da Universidade do Havaí, repararam primeiro no que pensavam ser ou um cometa ou um asteroide. Quando perceberam que a sua órbita inclinada e alta velocidade - 87 km/s - implicava que vinha de fora do nosso Sistema Solar, deram-lhe o nome 1I/'Oumuamua, havaiano para "mensageiro de longe que chega primeiro". Foi o primeiro objeto interestelar, sem contar com os grãos de poeira, alguma vez visto no nosso Sistema Solar. Um segundo, 2I/Borisov, foi descoberto em 2019, embora parecesse e se comportasse mais como um cometa típico.
Os astrónomos também notaram uma ligeira aceleração, para longe do Sol, maior do que a vista para os asteroides e mais característica dos cometas. Quando os cometas se aproximam do Sol, a água e os gases expelidos da superfície criam uma cabeleira brilhante e gasosa e liberam poeira no processo. Tipicamente, a poeira deixada no rastro do cometa torna-se visível como uma cauda, enquanto o vapor e a poeira empurrados pela leve pressão dos raios solares produzem uma segunda cauda que aponta para longe do Sol, mais um pequeno empurrão inercial para fora. Outros compostos também podem ser liberados, tais como materiais orgânicos presos e monóxido de carbono.
A origem da aceleração de 'Oumuamua deverá encerrar o debate acerca do cometa. Desde 2017, foram identificados outros seis pequenos cometas sem coma observável, mas com pequenas acelerações não gravitacionais, sugerindo que tais cometas "escuros" são comuns. Embora o H2 não seja provavelmente responsável pelas acelerações dos cometas escuros, juntamente com 'Oumuamua eles revelam que há muito a aprender sobre a natureza dos corpos pequenos do Sistema Solar. Um destes cometas escuros, o 1998 KY26, é o próximo alvo da missão japonesa Hayabusa2, que recentemente recolheu amostras do asteroide Ryugu. O 1998 KY26 era considerado um asteroide até ser identificado como um cometa escuro em dezembro.
A água é o componente mais abundante dos cometas no Sistema Solar e provavelmente também em outros sistemas exosolares. E se houver um cometa rico em água na nuvem de Oort ou for ejetado para o meio interestelar, deverá ser obtido gelo amorfo com bolhas de H2. Dado que o H2 deve formar-se em qualquer corpo rico em gelo exposto à radiação energética, os pesquisadores suspeitam que o mesmo mecanismo estaria funcionando nos cometas que se aproximam do Sol a partir da nuvem de Oort, no Sistema Solar exterior, onde os cometas são irradiados pelos raios cósmicos, de modo idêntico a um cometa interestelar.
Observações futuras da liberação de hidrogênio em cometas de longo período podem ser utilizadas para testar o cenário de formação e aprisionamento de H2. O LSST (Legacy Survey of Space and Time) do Observatório Vera Rubin deverá descobrir muitos mais cometas interestelares e escuros, permitindo aos astrônomos determinar se a liberação de hidrogênio é comum nos cometas.
Um artigo foi publicado na revista Nature.
Fonte: University of California
