Pesquisadores Descobrem um "Berço de Cometas"

Um cometa digno de adoração: uma concepção artística de como seria o centauro SW1 se ele se tornasse um cometa da família Júpiter a uma distância de 0,2 UA da Terra. A Lua está na parte superior direita do quadro para escala. Crédito: Heather Roper

Sabe-se que os cometas têm um "temperamento". À medida que avançam pelas bordas externas de nosso sistema solar, esses corpos gelados começam a vomitar gás e poeira à medida que se aventuram mais perto do Sol. Suas erupções luminosas podem resultar paisagens espetaculares que adornam o céu noturno por dias, semanas ou até meses.
Mas os cometas não nascem assim, e seu caminho desde o local de formação original até o sistema solar interno foi debatido por um longo tempo. Os cometas são de grande interesse para os cientistas planetários porque provavelmente são os remanescentes mais primitivos de material que sobraram do nascimento de nosso sistema solar.
Em um estudo publicado no Astrophysical Journal Letters, uma equipe de pesquisadores incluindo Kathryn Volk e Walter Harris, do Laboratório Lunar e Planetário da Universidade do Arizona, relatam a descoberta de uma região orbital logo depois de Júpiter, que atua como um "portal de cometa". Esse caminho canaliza corpos gelados chamados centauros da região dos planetas gigantes entre Júpiter e Netuno - para o sistema solar interno, onde podem se tornar visitantes regulares das regiões próximas da Terra, cosmicamente falando. Com a forma de uma rosquinha imaginária que circunda a área, o portal foi descoberto como parte de uma simulação dos centauros.
Acredita-se que os centauros se originem no cinturão de Kuiper, uma região povoada por objetos gelados além de Netuno e se estendendo a cerca de 50 unidades astronômicas (50 vezes a distância média entre o Sol e a Terra). Encontros próximos com Netuno empurram alguns deles para trajetórias internas, e eles se tornam centauros, que agem como a população fonte dos cerca de 1.000 cometas de curto período que percorrem o sistema solar interno. Esses cometas, também conhecidos como cometas da família Júpiter, ou JFCs, incluem cometas visitados por missões espaciais como Tempel 1 (Deep Impact), Wild 2 (Stardust) e 67P / Churyumov-Gerasimenko (Rosetta).
"A natureza caótica de suas órbitas obscurece os caminhos exatos que esses centauros seguem para se tornarem JFCs", disse Volk, co-autor do artigo e cientista associado da equipe que estuda os objetos do cinturão de Kuiper, a dinâmica planetária e os exoplanetas. "Isso dificulta descobrir de onde exatamente eles vieram e para onde podem ir no futuro".
Empurrado pelos campos gravitacionais de vários planetas gigantes próximos - Júpiter, Saturno e Netuno - os centauros não costumam ficar muito tempo no mesmo lugar, criando uma região de alta rotatividade, disse Harris.
"Eles duram alguns milhões de anos, talvez algumas dezenas de milhões de anos, mas nenhum deles estava nessa região no momento em que o sistema solar se formou", disse ele.
"Sabemos de 300 centauros que podemos ver através de telescópios, mas isso é apenas a ponta de um iceberg de cerca de 10 milhões desses objetos", acrescentou Harris. "A maioria dos centauros que conhecemos não foi descoberta até que os CCDs estivessem disponíveis, e você precisa da ajuda de um computador para procurar esses objetos", disse Volk. "Mas há uma grande dificuldade nas observações, porque os pequenos objetos simplesmente não são brilhantes o suficiente para serem detectados".
Cada passagem ao redor do Sol causa mais desgaste em um cometa até que ele se dissolve, tem um encontro próximo com um planeta que o ejeta do sistema solar interno, ou seus materiais voláteis - principalmente gás e água - são evaporados.
"Muitas vezes, muita poeira permanece e reveste a superfície, de modo que o cometa não esquenta mais e fica adormecido", disse Harris.
Por algum mecanismo, um suprimento constante de "cometas bebês" deve substituir aqueles que seguiram seu curso, "mas até agora não sabíamos de onde eles vinham", acrescentou.
Para entender melhor como os centauros se tornam JFCs, a equipe de pesquisa se concentrou em criar simulações em computador que pudessem reproduzir a órbita de 29P / Schwassmann-Wachmann 1, ou SW1, um centauro descoberto em 1927 e que se achava ter 64 quilômetros de diâmetro.

Cometa 29P / Schwassmann-Wachmann, visto pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA. Crédito: NASA

O SW1 há muito tempo intriga os astrônomos com sua alta atividade e frequentes erupções explosivas, apesar do fato de estar muito longe do Sol para derreter o gelo de água. Tanto sua órbita quanto sua atividade colocaram o SW1 em um meio termo evolutivo entre os outros centauros e os JFCs, e o objetivo original da investigação era explorar se as circunstâncias atuais do SW1 eram consistentes com a progressão orbital dos outros centauros.
Para conseguir isso, a equipe modelou a evolução dos corpos além da órbita de Netuno, através da região do planeta gigante e dentro da órbita de Júpiter.
"Os resultados de nossa simulação incluíram várias descobertas que alteram fundamentalmente nossa compreensão da evolução do cometa", disse Harris. "Dos novos centauros rastreados pela simulação, mais de um em cinco foi encontrado em uma órbita semelhante à do SW1 em algum momento de sua evolução".
Em outras palavras, embora SW1 pareça ser o único grande centauro do punhado de objetos atualmente conhecidos por ocupar o "berço dos cometas", não é o mais estranho que se pensava ser, mas sim comum para um centauro, de acordo com Harris.
Além da natureza comum da órbita do SW1, as simulações levaram a uma descoberta ainda mais surpreendente. "Os centauros que passam por essa região são a fonte de mais de dois terços de todos os cometas da família Júpiter", disse Harris, "tornando esse o principal portal através do qual esses cometas são criados".
"Historicamente, presumimos que a região ao redor de Júpiter está bastante vazia, limpa pela gravidade do planeta gigante, mas nossos resultados nos ensinam que existe uma região que está sendo constantemente alimentada", diz Volk.
Essa fonte constante de novos objetos pode ajudar a explicar a surpreendente taxa de impactos corporais gelados com Júpiter, como o famoso evento Shoemaker-Levy 9 em 1994.


Um cometa digno de adoração

Com base em estimativas e cálculos do número e tamanho de objetos que entram, habitam e saem da região de entrada, o estudo previu que ele deveria sustentar uma população média de cerca de 1.000 objetos da família Júpiter, não muito longe dos 500 que os astrônomos encontraram até agora.
Os resultados também mostraram que a região do portal desencadeia uma transição rápida: uma vez que um centauro entra nela, é muito provável que se torne um JFC dentro de alguns milhares de anos, um piscar de olhos em termos cósmicos.
Os cálculos sugerem que um objeto do tamanho do SW1 entre na região a cada 50.000 anos, tornando provável que o SW1 seja o maior centauro a iniciar essa transição em toda a história humana registrada, sugerem Harris e Volk. De fato, o SW1 pode estar a caminho de se tornar um "super cometa" dentro de alguns milhares de anos.
Comparáveis ​​em tamanho e atividade ao cometa Hale-Bopp, um dos cometas mais brilhantes do século 20, o SW1 tem 70% de chance de se tornar o que poderia potencialmente representar o cometa mais espetacular que a humanidade já viu, sugerem os autores.
"Nossos descendentes podem ver um cometa 10 a 100 vezes mais ativo do que o famoso cometa Halley", disse Harris, "exceto que o SW1 retornaria a cada seis a 10 anos, em vez de a cada 75".
"Se tivesse aparecido um cometa tão brilhante nos últimos 10.000 anos, saberíamos disso", disse Volk. "Tomamos isso como forte evidência de que um evento semelhante não aconteceu pelo menos desde então", disse Harris, "porque as civilizações antigas não apenas registrariam o cometa, como também o teriam adorado".

Fonte: PHYS.ORG