Pela primeira vez, cientistas usaram o poder combinado dos telescópios espaciais Hubble e James Webb, da NASA, para estudar alguns dos corpos mais distantes do nosso sistema solar, os objetos transnetunianos (TNOs). Alguns deles estão entre os menores e mais tênues já observados diretamente. Os pesquisadores descobriram, de forma inesperada, menos TNOs pequenos do que esperavam, e que as cores desses corpos seguiam as mesmas relações observadas em seus parentes maiores.
Esses objetos são, em geral, corpos pequenos, tênues e gelados que orbitam o Sol além da órbita de Netuno. A maioria é mais de 100 milhões de vezes menos brilhante do que os objetos visíveis a olho nu. Em dois artigos complementares publicados na terça-feira no The Astronomical Journal, equipes analisaram a cor, a composição e a distribuição de tamanhos de 27 TNOs pequenos e tênues recém-descobertos.
Essa classe de pequenos corpos oferece a melhor visão de um estágio inicial da formação planetária, quando um disco de poeira e seixos em órbita ao redor do Sol se aglutinou em “planetesimais” do tamanho de cidades — os blocos sólidos que se agrupam para formar planetas —, mas ainda não havia se fundido em mundos de tamanho completo. Além de Netuno, esse segundo estágio nunca aconteceu, deixando para trás uma população congelada de planetesimais.
No levantamento mais profundo de TNOs já realizado, equipes lideradas por estudantes de doutorado da University of Victoria, no Canadá, sob a orientação do National Research Council of Canada, e da Northern Arizona University, em Flagstaff, examinaram simultaneamente uma região do céu com o Hubble, observando a luz visível dos TNOs, e com o Webb, observando sua luz infravermelha. A equipe de pesquisadores mediu as cores dos objetos, que funcionam como uma impressão digital da composição de suas superfícies, além de seus tamanhos, e determinou suas órbitas.
Nas observações coordenadas, as equipes estudaram dois tipos diferentes de TNOs. Os primeiros, TNOs dinamicamente “frios”, estão em suas órbitas originais, relativamente circulares, ao redor do Sol, no plano do sistema solar. O segundo tipo, os TNOs dinamicamente “quentes”, formou-se entre as localizações atuais de Urano e Netuno, mas foi empurrado para o exterior, onde se encontra hoje, quando os gigantes gasosos externos migraram no início da história do sistema solar. Atualmente, eles estão em órbitas altamente elípticas e entram e saem do plano do nosso sistema solar.
Antes dessas observações, os astrônomos pensavam que pequenos TNOs das populações quente e fria teriam sofrido muitas colisões, alterando suas superfícies em comparação com as de TNOs maiores. Mas não foi isso que as observações mostraram. Em vez disso, os corpos pequenos se parecem com seus equivalentes maiores. Isso sugere que as colisões não estão alterando significativamente as superfícies — talvez porque haja menos colisões do que o esperado ou porque os TNOs, de alguma forma, preservem suas composições primordiais, anteriores às colisões. As equipes ainda tentam desvendar esse mistério.
“É possível imaginar um cenário em que ser atingido e fragmentado mudaria a composição da superfície, e então seria observada uma cor de superfície diferente nos TNOs minúsculos em comparação com seus irmãos maiores. Por isso, é realmente fascinante ver que os objetos menores estão, de alguma forma, ‘se lembrando’ e preservando a história de como foram formados”, disse Anastasia Morgan, estudante de doutorado da Northern Arizona University, que liderou o estudo da cor e da composição.
“Esses TNOs dinamicamente ‘quentes’ preservam uma assinatura do local onde nasceram, embora suas órbitas tenham sido desorganizadas desde então”, disse o coautor David Trilling, da Northern Arizona University.
As populações “quente” e “fria” parecem manter as mesmas cores que tinham quando se formaram, com poucas mudanças desde o nascimento do sistema solar.
Os dados do Webb também permitiram aos pesquisadores medir o número de objetos de cada tamanho. Eles descobriram que as distribuições gerais de tamanhos das duas populações eram surpreendentemente semelhantes.
“É muito interessante que o processo de formação de planetesimais acabe produzindo a mesma distribuição de tamanhos para as populações fria e quente, apesar de elas se formarem em regiões diferentes do sistema solar primordial. O processo parece ser insensível às condições do disco, produzindo planetesimais de tamanhos semelhantes independentemente de o disco ser quente ou frio, denso ou pouco denso”, disse Marielle Eduardo, estudante de doutorado da University of Victoria, que liderou o estudo sobre a distribuição de tamanhos.
Os pesquisadores também encontraram menos desses corpos muito pequenos do que esperavam com base em alguns modelos de formação planetária. O Webb descobriu 27 novos TNOs extraordinariamente tênues; um deles é tão fraco que equivale a estar na Terra e avistar um pequeno enxame de vagalumes na Lua. O menor observado tem cerca de 3 milhas (5 quilômetros) de diâmetro, aproximadamente cinco vezes menor do que o que é possível detectar com os telescópios terrestres mais sensíveis.
Este projeto não teria sido possível sem o trabalho conjunto do Hubble e do Webb para detectar e caracterizar esses TNOs. Com a sensibilidade do Hubble à luz visível e a do Webb à luz infravermelha, os telescópios espaciais oferecem mais informações do que qualquer um deles poderia obter sozinho.
O telescópio espacial Hubble está em operação há mais de três décadas e continua fazendo descobertas inovadoras que moldam nossa compreensão fundamental do universo. Hubble é um projeto de cooperação internacional entre a NASA e a ESA (European Space Agency). O Goddard Space Flight Center, da NASA, em Greenbelt, Maryland, gerencia o telescópio e as operações da missão. A Lockheed Martin Space, sediada em Denver, também apoia as operações da missão no Goddard. O Space Telescope Science Institute, em Baltimore, operado pela Association of Universities for Research in Astronomy, conduz as operações científicas do Hubble para a NASA.
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O telescópio espacial James Webb é o principal observatório espacial de ciência do mundo. O Webb está solucionando mistérios em nosso sistema solar, olhando além dele para mundos distantes ao redor de outras estrelas e investigando as estruturas misteriosas, as origens do nosso universo e o nosso lugar nele. Webb é um programa internacional liderado pela NASA com seus parceiros, a ESA (European Space Agency), e a CSA (Canadian Space Agency).
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Para saber mais sobre os telescópios espaciais da NASA, visite:
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