Pesquisadores brasileiros e internacionais descobrem mais anéis no Sistema Solar

11 de outubro de 2017 | LIneA
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Figura 1 – Representação artística de Haumea com seu anel. Crédito: IAA-CSIC/UHU.

Haumea, um dos objetos mais exóticos do Sistema Solar, acaba de ganhar mais uma surpreendente característica: é o primeiro planeta anão a ter anel detectado em seu entorno (Figura 1). A descoberta será publicada no dia 12 de outubro na revista Nature, liderada pelo espanhol Jose Luis Ortiz, do Instituto de Astrofísica de Andalucía, e contou com a participação de uma equipe brasileira de pesquisadores filiados ao LIneA. Além dos anéis recém-descobertos, o estudo ainda refina algumas das peculiares características do objeto, como seu formato alongado. Haumea, apesar de ter dimensões comparáveis às de Plutão, se assemelha a uma bola de rugby, o que pode ser consequência de sua rotação, uma das mais rápidas da região transnetuniana – onde se encontra -, levando apenas 3,9 horas para dar uma volta em torno de seu eixo. Além disso, o planeta anão possui dois satélites, Hi’iaka e Namaka, e provavelmente uma enorme mancha vermelha em sua superfície. Como se não bastasse, ele ainda é o maior membro da única família colisional conhecida de objetos da região transnetuniana.

Os primeiros anéis descobertos no Sistema Solar foram os de Saturno, observados por Galileu Galilei em 1610. Depois, em 1977, foram descobertos os de Urano, em 1979 os de Júpiter e, em 1989, os de Netuno. Por quase 30 anos acreditou-se que os anéis, que são constuídos por pequenas pedras de gelo, eram exclusividade dos planetas gigantes.
Desde 2005, uma equipe internacional dedica-se ao estudo de corpos distantes no Sistema Solar através de ocultações estelares. Ela é liderada pelo pesquisador Bruno Sicardy, do Observatório de Paris-Meudon, e inclui pesquisadores e alunos do projeto Transneptunian Occultation Network ( TON), liderado pelo pesquisador Roberto Vieira Martins, do Observatório Nacional. A equipe brasileira conta com a infraestrutura do LIneA e com o apoio do INCT do e-Universo.

Em 2013, essa equipe, liderada pelo pesquisador brasileiro Felipe Braga-Ribas e com a participação de pesquisadores e alunos do Observatório Nacional (ON/MCTIC) e do Observatório do Valongo (OV/UFRJ), entre eles, Roberto Vieira Martins, Julio I. B. Camargo, Marcelo Assafin, Gustavo Benedetti Rossi e Altair Gomes Junior, observaram uma ocultação estelar pelo objeto chamado Chariklo. Descobriram que ele possui dois anéis confinados, com um espaçamento de aproximadamente 9 km entre eles. Esta detecção gerou diversas questões, tais como: Chariklo é o único pequeno corpo com anéis? Se for o único ou não, por quê? Como ocorreu a formação dos anéis? Do que consistem? Qual seu tempo de vida?

A descoberta permitiu a criação de um novo campo de estudos na astronomia – anéis em torno de pequenos corpos – e estimulou a busca desta característica em torno de outros pequenos corpos no Sistema Solar. Em 2015, também encontrou-se evidências da existência de um anel em torno do objeto chamado Quíron. Entretanto, este é um corpo peculiar e que já apresentou até atividade cometária, sendo as evidências da existência do anel ainda bastante questionadas.

A busca por anéis continuou e, em 21 de janeiro de 2017, um sexto objeto com anel foi detectado: Haumea, que é um dos cinco planetas anões conhecidos (junto com Ceres, Plutão, Eris e Makemake) e tem uma órbita que está entre 35 e 51 unidades astronômicas (ua) – cada unidade astronômica representa a distância entre o Sol e a Terra, que é de aproximadamente 150 milhões de quilômetros -, levando cerca de 285 anos para dar uma volta ao redor do Sol (Figura 2). Seu nome, dado pela União Astronômica Internacional (IAU em inglês), é uma homenagem à deusa havaiana da fertilidade e do parto. A mitologia havaiana é uma referência ao local onde se localizam os telescópios do Observatório Keck, utilizados na descoberta em 2005 dos dois satélites de HaumeaHi’iaka (deusa havaiana da dança) e Namaka (deusa da água e do mar), ambas filhas de Haumea, com diâmetros estimados de 320 e 160 km, respectivamente.

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Figura 2 – Em escala de tamanho, da esquerda para a direita, representação artística de Chariklo e Haumea, e imagem de Plutão obtida pela sonda New Horizons. Crédito: Alexandre Crispim (UTFPR) e NASA/New Horizons.

O grupo brasileiro trabalhou na predição inicial da ocultação, que foi atualizada e melhorada com o esforço da equipe espanhola e posteriormente confirmada, a um mês da ocultação, por brasileiros, franceses e espanhóis. A observação só foi possível devido à imensa colaboração internacional, liderada pelo astrônomo espanhol Jose Luis Ortiz, e que envolveu mais de uma centena de astrônomos profissionais e amadores. Um total de 12 telescópios, localizados em 10 diferentes observatórios de seis países europeus, sendo eles, Alemanha, Eslováquia, Eslovênia, Hungria, Itália e República Tcheca, observaram a ocultação (Figura 3). Esta foi a ocultação com maior número de cordas (duração da sombra medida por um dado observador) observadas envolvendo um transnetuniano. Os pesquisadores brasileiros também participaram ativamente na análise dos dados, que levou à confirmação da descoberta do anel.

Um ponto interessante apontado no trabalho é sobre a localização do anel. De acordo com os dados obtidos da ocultação, ele está no plano equatorial do planeta anão, assim como seu maior satélite Hi’iaka. “A formação do anel pode ter ocorrido da colisão de Haumea com outro objeto ou da dispersão de material da superfície devido à sua alta velocidade de rotação”, afirma Marcelo Assafin.

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Figura 3 – Caminho da sombra de Haumea na ocultação de 21 de janeiro de 2017. As linhas sólidas azuis indicam o tamanho do objeto, com a linha tracejada sendo seu centro. Os pontos em verde são os observatórios que detectaram a ocultação. O ponto azul representa um observatório que não observou a ocultação de Haumea, somente do anel. Os pontos em vermelho não detectaram nem Haumea nem o anel. Crédito: Reprodução da “Extended Data Figure 2” do artigo na revista Nature.

Outro destaque é que Haumea possui um período de rotação de cerca de 3,9 horas, girando muito mais rápido que qualquer outro corpo conhecido no Sistema Solar com mais de 100 km de diâmetro e também é o maior membro da única família colisional (um grupo de objetos com características físicas e orbitais similares e que se formaram a partir de um impacto, veja aqui) conhecida na região transnetuniana. Além disso, Haumea não está na mesma região que Chariklo e Quíron, que são pertencentes a uma classe de objetos chamada Centauro, com órbitas entre Júpiter e Netuno, entre 5 e 30 ua, mas localiza-se numa órbita bem mais afastada e, apesar de ter dimensões de 2322 x 1704 x 1026 km, quase do tamanho de Plutão (com 2.374 km de diâmetro), Haumea não apresenta atmosfera.

A detecção de anel ao redor de Haumea responde diversas questões levantadas em 2013 com a detecção dos anéis em Chariklo, mas também gera diversas outras perguntas como: o processo de formação dos anéis foi o mesmo em Chariklo e Haumea? Há muitos objetos com anéis ou Chariklo e Haumea são exceções no Sistema Solar? Por quanto tempo os anéis se mantêm ao redor destes pequenos corpos?

Para o pesquisador Roberto Martins, a observação de ocultações estelares é importante para que possamos conhecer algumas características do nosso Sistema Solar. “Em uma ocultação, a variação do brilho da estrela pode revelar mais detalhes do objeto do que na observação direta com telescópio”, explica. Para responder a estas e outras questões, os pesquisadores buscam prever e observar novas ocultações por estes objetos distantes (veja aqui e aqui).

O estudo de corpos do Sistema Solar através da técnica de ocultação estelar entrará em uma nova era com o levantamento Large Synoptic Survey Telescope (LSST), que irá observar milhões de corpos do Sistema Solar, entre eles, mais de 40 mil TNOs. Com auxílio dos resultados da missão espacial Gaia, os dados do LSST permitirão predições cada vez mais precisas desses eventos de ocultação. Com o apoio do LIneA e do INCT do e-Universo, membros da equipe brasileira de astrônomos já participam do LSST e contam com a necessária infraestrutura de hardware/software para desenvolvimento de ferramentas voltadas para o tratamento de dados e análise de resultados num contexto de grandes quantidades de informação.

Veja Também:

– Comunicado de imprensa 1

– Comunicado de imprensa 2

Representação artística animada de Haumea

Animação comparando Chariklo, Plutão e Haumea

Artigo Original:

The size, shape, density and ring of the dwarf planet Haumea from a stellar occultation

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