Embora suas origens ainda sejam nebulosas, objetos interestelares como ‘Oumuamua podem ser o produto de planetas errantes em sistemas planetários jovens.
Cinco anos depois de detectar o primeiro objeto conhecido de além do nosso sistema solar, os cientistas ainda estão descobrindo o que o estranho objeto diz sobre os sistemas planetários.
Planetas gigantes de gelo saqueadores como Netuno podem estar lançando muitos trilhões de pequenos corpos no espaço interestelar, alguns dos quais visitam nosso sistema solar, como ‘Oumuamua fez notavelmente em 2017. nas centenas de trilhões de trilhões (que é um dígito seguido por cerca de 26 zeros).
‘Oumuamua foi descoberto em 19 de outubro de 2017, vindo do espaço interestelar, para onde se dirige mais uma vez depois de passar pelo nosso sistema solar. E a existência de pequenos corpos vindos do espaço interestelar não foi uma surpresa. De fato, intrusos interestelares como ‘Oumuamua e Borisov, os dois únicos descobertos até agora, haviam sido previstos muito antes.
“Sabemos que quando o sistema solar estava se formando, várias dezenas de corpos pequenos e gelados de massas terrestres teriam sido ejetados no meio interestelar”, disse Greg Laughlin, astrônomo da Universidade de Yale, ao Space.com. “Então, se você tomar nosso sistema solar como um exemplo representativo, você esperaria ter um monte de coisas vagando pelo espaço interestelar”.
O mecanismo que ejeta esses inúmeros pequenos corpos é o resultado da migração planetária, em particular da agitação de planetas gigantes. Em 2005, os astrônomos propuseram o “modelo Nice”, assim chamado porque os astrônomos que o desenvolveram trabalhavam no Observatoire de la Côte d’Azur em Nice, França. O modelo de Nice mostra como as interações dentro de um rico disco de asteroides e cometas levaram Saturno, Urano e Netuno a migrar para fora e Júpiter a migrar para dentro ao longo de centenas de milhões de anos.
Desde então, o modelo de Nice caiu um pouco em desuso, sendo substituído por alternativas semelhantes, como o modelo “Grand Tack”, que descreve como Júpiter inicialmente se moveu para dentro, apenas para a gravidade de Saturno pará-lo e puxá-lo de volta. Mas de acordo com Laughlin, no contexto de objetos interestelares, não importa qual modelo está certo.
“Qualquer modelo que tenha qualquer tipo de movimento de planetas gigantes enquanto eles estão se formando em meio a um grande mar de planetesimais produzirá objetos interestelares”, disse ele.
Quando os planetas agitam uma vizinhança
Laughlin e o astrônomo do Caltech Konstantin Batygin cunharam o termo “linha de lançamento” como uma descrição de onde tais ejeções podem ocorrer.
“A ‘linha de lançamento’ é apenas um riff do termo ‘linha de neve'”, disse Laughlin, referindo-se à distância de uma estrela onde a água é mais estável como gelo do que como vapor. A linha de lançamento, por sua vez, está localizada onde um planeta gigante é capaz de lançar um pequeno corpo com aceleração suficiente para atingir a velocidade de escape da atração gravitacional de sua estrela. Quanto mais longe o planeta estiver, mais fácil isso se torna porque a gravidade da estrela diminui com a distância radial.
Em nosso sistema solar, de acordo com Laughlin, a linha de projeção está a cerca de 372 milhões de milhas (cerca de 600 milhões de quilômetros) do sol, que é aproximadamente a mesma distância que a linha de neve.
Todos os quatro gigantes gasosos em nossa vizinhança – Júpiter, Saturno, Urano e Netuno – estão além da linha de lançamento, e todos podem ter ejetado corpos no espaço interestelar, mas o processo não precisa necessariamente de todos os quatro.
“Não requer algo tão dramático quanto Júpiter”, disse Laughlin. “Netuno prontamente faz o truque.”
Como o planeta mais distante que orbita em uma região onde a velocidade de escape é baixa e há muitos corpos gelados para jogar, Netuno teria atuado como segurança do sistema solar enquanto o planeta migrava para fora, ejetando muitos dos pequenos corpos que ficaram à sua maneira.
“Se ‘Oumuamua é típico, então isso sugere que a estrela média tem um planeta semelhante a Netuno, assim como nosso sistema solar”, disse Laughlin, acrescentando que há evidências observacionais para apoiar isso, na forma de imagens tiradas pelo ALMA, o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, de discos de poeira formadores de planetas em torno de estrelas jovens. Muitos desses discos parecem ter lacunas em forma de anel que podem ter sido limpas pela gravidade de mundos semelhantes a Netuno.
Embora isso possa não parecer uma revelação, é importante para os astrônomos que procuram determinar o quão típico ou atípico nosso próprio sistema solar é comparado a sistemas em torno de outras estrelas.
Muitos exoplanetas gigantes gasosos descobertos até agora são os chamados “Júpiteres quentes” e “Netunos quentes”, que migraram para dentro e agora orbitam muito perto de suas estrelas. Esses mundos não podem ejetar pequenos corpos no espaço interestelar porque a velocidade de escape perto de sua estrela é muito grande. Além disso, esses sistemas com planetas gigantes quentes são muito diferentes do nosso próprio sistema solar, cujos mundos mais internos são pequenos, rochosos e comparativamente distantes do sol.
No entanto, a abundância prevista de objetos interestelares implica que a arquitetura do nosso sistema solar externo, pelo menos, pode ser bastante regular.
Receita para um objeto interestelar
Esse mecanismo de ejeção explicaria os cometas interestelares convencionais, como Borisov.
No entanto, ‘Oumuamua era tudo menos convencional. Sua forma era provavelmente a de uma lasca achatada, semelhante a um disco, em vez de um longo fragmento como foi sugerido inicialmente. Vimos um corpo de forma semelhante na forma de Arrokoth, o objeto do Cinturão de Kuiper que a espaçonave New Horizons da NASA passou no dia de Ano Novo de 2019.
No entanto, a maioria dos cometas não tem a forma de ‘Oumuamua ou Arrokoth. Além disso, ‘Oumuamua não tinha o coma característico de um cometa, a “atmosfera” ao redor do corpo principal do cometa. Além disso, sua aceleração mudou como se estivesse sendo empurrada por uma liberação de gases típica de um cometa, embora os astrônomos não pudessem detectar nenhuma liberação de gases.
Explicações não convencionais à parte, uma hipótese que Laughlin gosta é a ideia de que ‘Oumuamua era um pedaço de gelo de hidrogênio sólido. O único local onde tal objeto poderia se formar seria no núcleo frio de uma densa nuvem molecular de gás. Essas nuvens, uma vez desestabilizadas gravitacionalmente, tornam-se os berços das estrelas, mas são frias o suficiente para formar um pedaço de hidrogênio sólido como ‘Oumuamua?
“Se a teoria do hidrogênio-gelo fosse verdadeira, então todas as propriedades de ‘Oumuamua seriam explicadas diretamente”, disse Laughlin. A teoria sugere que ‘Oumuamua teria se formado dentro de uma nuvem molecular como um objeto muito maior que foi reduzido ao longo do tempo. Laughlin gosta de fazer a analogia de uma barra de sabão, que começa a vida como um bloco grosso, mas depois de várias lavagens se reduz a uma lasca fina oblata – a mesma forma de ‘Oumuamua.
“O problema com essa teoria é que é muito difícil esfriar o ambiente o suficiente para que o hidrogênio molecular congele com rapidez suficiente”, disse Laughlin. O hidrogênio molecular congela a cerca de 14 kelvin – isso é 14 graus acima do zero absoluto, ou menos 434 graus Fahrenheit (menos 259 graus Celsius). Os núcleos das nuvens moleculares podem atingir temperaturas semelhantes, mas as condições teriam que ser adequadas para o hidrogênio se condensar rapidamente em um sólido, e não está claro com que regularidade essas condições ocorrem. No entanto, se eles são comuns, então “‘Oumuamua teria sido algo que foi montado antes da formação de estrelas e planetas em sua nuvem”, disse Laughlin.
Uma evidência de apoio para isso está no caminho de ‘Oumuamua pelo espaço antes de chegar ao nosso sistema solar. Os astrônomos rastrearam e descobriram que, 45 milhões de anos atrás, ‘Oumuamua estaria no mesmo local onde uma nuvem molecular gigante estaria prestes a formar as estrelas do grupo móvel Carina.
A escassez de objetos interestelares
Se de fato ‘Oumuamua fosse um iceberg de hidrogênio, ou mesmo se fosse apenas uma aberração da natureza ejetada de um sistema planetário como Borisov, então certamente o espaço deveria ser preenchido com mais desses visitantes de estrelas distantes. Os astrônomos acham surpreendente que, além de ‘Oumuamua e Borisov, ainda tenhamos que descobrir outros intrusos interestelares?
Quando ‘Oumuamua foi encontrado em 2017, o astrônomo Dave Jewitt, da Universidade da Califórnia, Los Angeles, que co-descobriu o primeiro objeto do Cinturão de Kuiper em 1992 ao lado de Jane Luu, previu que havia cerca de 10.000 intrusos interestelares em nosso sistema solar. a qualquer momento, com base na probabilidade de descobrir ‘Oumuamua quando o fizéssemos.
Essa estimativa ainda se mantém, disse ele ao Space.com. No entanto, Jewitt admite que ficou surpreso que Borisov apareceu tão rapidamente depois de ‘Oumuamua, e está “desapontado por não termos outro desde então”.
Laughlin ainda se apega ao cenário mais otimista em relação ao número de intrusos interestelares, mas apenas por pouco. A atual escassez de objetos interestelares “ainda não é surpreendente, mas está começando a se tornar surpreendente”, disse ele. Com base na taxa de descoberta atual de apenas dois em cinco anos, ele disse que as estimativas atuais da abundância de tais objetos devem ser reduzidas pela metade.
Jewitt, no entanto, aponta que encontrar intrusos interestelares é difícil, mesmo que eles estejam visitando nosso sistema solar em grandes enxames.
“Esses 10.000 objetos estão espalhados por todo o volume dentro da órbita de Netuno, e nenhum deles será detectável a menos que passe perto da Terra, assim como ‘Oumuamua só foi notado por essas razões”, disse ele.
No entanto, o Observatório Vera C. Rubin, no Chile, começará a observar em meados desta década. Com seu telescópio de pesquisa de campo amplo de 8,4 metros, ele embarcará no Legacy Survey of Space and Time (LSST) e, se as previsões forem verdadeiras, espera-se descobrir pelo menos um intruso interestelar a cada ano.
(Os cientistas já estão mais preparados para entender esses objetos do que estavam há cinco anos. Com o Telescópio Espacial James Webb agora em funcionamento, os astrônomos têm uma ferramenta poderosa para estudar esses objetos que não estava disponível quando ‘Oumuamua estava cortando seu curso o sistema solar.)
“Se objetos como ‘Oumuamua são descobertos em pouco tempo por Rubin-LSST, então isso está apontando para uma grande população de planetas semelhantes a Netuno”, disse Laughlin. “Mas se não encontrar tais objetos, então o grau em que ‘Oumuamua era incomum se tornará cada vez mais pronunciado.”
Publicado em 22/10/2022 07h20
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