Em um feito observacional de alta precisão, os cientistas usaram uma nova técnica com o Telescópio Espacial James Webb da NASA para capturar as sombras da luz das estrelas lançadas pelos anéis finos de Chariklo.
mais de 2 bilhões de milhas além da órbita de Saturno. Chariklo tem apenas 160 milhas (250 quilômetros) ou aproximadamente 51 vezes o diâmetro da Terra, e seus anéis orbitam a uma distância de cerca de 250 milhas (400 quilômetros) do centro do corpo.
Pedimos aos membros da equipe científica que observavam Chariklo que nos contassem mais sobre esse sistema único, a técnica de ocultação e o que aprenderam com suas observações do James Webb.
Em 2013, Felipe Braga-Ribas e colaboradores, usando telescópios terrestres, descobriram que Chariklo hospeda um sistema de dois anéis finos. Esses anéis eram esperados apenas em torno de grandes planetas como Júpiter e Netuno. Os astrônomos estavam observando uma estrela quando Chariklo passou na frente dela, bloqueando a luz das estrelas como haviam previsto. Os astrônomos chamam esse fenômeno de ocultação. Para sua surpresa, a estrela piscou e piscou novamente duas vezes antes de desaparecer atrás de Chariklo, e piscou duas vezes novamente depois que a estrela ressurgiu. O piscar foi causado por dois anéis finos – os primeiros anéis já detectados em torno de um pequeno objeto do sistema solar.
Pablo Santos-Sanz, do Instituto de Astrofísica da Andaluzia em Granada, Espanha, aprovou um programa “Alvo de oportunidade” (programa 1271) para tentar uma observação de ocultação como parte do sistema solar do James Webb, Guaranteed Time Observations (GTO), liderado por Heidi Hammel da Associação de Universidades para Pesquisa em Astronomia. Por notável sorte, descobrimos que Chariklo estava a caminho de tal evento de ocultação em outubro de 2022. Esta foi a primeira tentativa de ocultação estelar com o James Webb. Muito trabalho duro foi feito para identificar e refinar as previsões para esse evento incomum.
Em 18 de outubro, usamos o instrumento Near-Infrared Camera (NIRCam) de Webb para monitorar de perto a estrela Gaia DR3 6873519665992128512 e observar as quedas de brilho indicativas de uma ocultação. As sombras produzidas pelos anéis de Chariklo foram claramente detectadas, demonstrando uma nova forma de usar o James Webb para explorar objetos do sistema solar. A sombra da estrela devido ao próprio Chariklo rastreou fora da visão do James James Webb. Este appulse (o nome técnico para um passe próximo sem ocultação) foi exatamente como havia sido previsto após a última manobra de trajetória do curso do James Webb.
A curva de luz de ocultação do James Webb, um gráfico do brilho de um objeto ao longo do tempo, revelou que as observações foram bem-sucedidas! Os anéis foram capturados exatamente como previsto. As curvas de luz de ocultação produzirão uma nova ciência interessante para os anéis de Chariklo. Santos-Sanz explicou: “À medida que nos aprofundamos nos dados, exploraremos se resolvemos de forma limpa os dois anéis. A partir das formas das curvas de luz de ocultação dos anéis, também exploraremos a espessura dos anéis, os tamanhos e cores das partículas do anel e muito mais. Esperamos entender por que esse pequeno corpo ainda tem anéis e talvez detectar novos anéis mais fracos”.
Os anéis são provavelmente compostos de pequenas partículas de gelo de água misturadas com material escuro, detritos de um corpo gelado que colidiu com Chariklo no passado. Chariklo é muito pequeno e muito distante até mesmo para o James Webb visualizar diretamente os anéis separados do corpo principal, então as ocultações são a única ferramenta para caracterizar os anéis por si mesmos.
Logo após a ocultação, o James Webb mirou em Chariklo novamente, desta vez para coletar observações da luz solar refletida por Chariklo e seus anéis (Programa GTO 1272). O espectro do sistema mostra três bandas de absorção de gelo de água no sistema Chariklo. Noemí Pinilla-Alonso, que liderou as observações espectroscópicas de Chariklo pelo James Webb, explicou: “Os espectros de telescópios terrestres sugeriram esse gelo (Duffard et al. 2014), mas a qualidade requintada do espectro do James Webb revelou a assinatura clara de gelo cristalino pela primeira vez.” Dean Hines, o investigador principal deste segundo programa GTO, acrescentou: “Como as partículas de alta energia transformam o gelo do estado cristalino para o amorfo, a detecção do gelo cristalino indica que o sistema Chariklo experimenta microcolisões contínuas que expõem material primitivo ou desencadeiam a cristalização processos”.
A maior parte da luz refletida no espectro é do próprio Chariklo: os modelos sugerem que a área do anel observada do James Webb durante essas observações é provavelmente um quinto da área do próprio corpo. A alta sensibilidade do James Webb, em combinação com modelos detalhados, pode nos permitir extrair a assinatura do material do anel diferente da de Chariklo. Pinilla-Alonso comentou que “observando Chariklo com o James Webb ao longo de vários anos conforme o ângulo de visão dos anéis muda, podemos isolar a contribuição dos próprios anéis”.
Nossa bem-sucedida curva de luz de ocultação do James Webb e observações espectroscópicas de Chariklo abrem as portas para um novo meio de caracterizar pequenos objetos no distante sistema solar nos próximos anos. Com a alta sensibilidade e a capacidade de infravermelho do James Webb, os cientistas podem usar o retorno científico exclusivo oferecido pelas ocultações e aprimorar essas medições com espectros quase contemporâneos. Essas ferramentas serão recursos tremendos para os cientistas que estudam pequenos corpos distantes em nosso sistema solar.
Sobre os autores:
Heidi B. Hammel é uma cientista interdisciplinar do James Webb que lidera as Observações de Tempo Garantido (GTO) do Ciclo 1 do James Webb do sistema solar, incluindo o Programa 1271 conforme destacado aqui. Ela é a vice-presidente de ciência da Associação de Universidades para Pesquisa em Astronomia (AURA) em Washington, D.C.
Dean Hines é um cientista do observatório no Space Telescope Science Institute (STScI) em Baltimore, Maryland, e faz parte da equipe de instrumentos de infravermelho médio do James Webb. Ele é o investigador principal do Webb’s Guaranteed Time Observations Program 1272 “Kuiper Belt Science with JWST”.
Noemí Pinilla-Alonso é cientista associada em ciência planetária no Florida Space Institute da University of Central Florida e vice-cientista principal do Observatório de Arecibo. Ela está liderando a análise científica do espectro do sistema Chariklo obtido pelo espectrógrafo infravermelho próximo do James Webb.
Pablo Santos-Sanz é um cientista planetário do Instituto de Astrofísica da Andaluzia (CSIC) e diretor do Observatório de Sierra Nevada em Granada, Espanha. Ele é o investigador principal do Webb’s Guaranteed Time Observations Program 1271 “ToO TNOs: Unveiling the Kuiper belt by stellar occultations”.
Publicado em 31/01/2023 20h43
Artigo original: