Os cientistas que encontraram o cometa Bernardinelli-Bernstein são um par improvável.
Até mesmo Pedro Bernardinelli e Gary Bernstein admitem que são uma dupla improvável de cientistas que acabarão com um cometa recorde nomeado em sua homenagem.
Os cientistas estimaram brevemente que o cometa Bernardinelli-Bernstein, como é agora conhecido, foi o maior corpo de gelo identificado até hoje, talvez com mais de 100 milhas (160 quilômetros) de diâmetro. Observações adicionais colocaram isso em dúvida, mas deram ao “megacomet” uma nova distinção: ele gerou uma cauda notavelmente longe do sol, sugerindo mais revelações por vir. Ao todo, o objeto oferece aos astrônomos uma oportunidade sem precedentes de observar as travessuras de um cometa.
Mas Bernardinelli avistou o objeto apenas uma semana ou mais antes de defender sua dissertação, que se concentrava em encontrar um tipo inteiramente diferente de objeto externo do sistema solar, objetos transnetunianos. E o principal interesse científico de Bernstein está em outro tópico: procurar distorções causadas pela matéria escura. No entanto, aqui estão Bernardinelli e Bernstein, com um dos maiores cometas conhecidos até agora batizados com o nome deles. Eles parecem um pouco confusos com a virada dos acontecimentos – embora ambos tenham dito que seus pais estão bastante satisfeitos com o desenvolvimento inesperado.
“Esta é uma honra incomum para um cosmologista”, disse Bernstein, astrônomo da Universidade da Pensilvânia ao Space.com, “mas minha mãe está muito feliz.”
Uma missão diferente
A tese de doutorado de Bernardinelli focou na identificação de uma classe de objetos chamados objetos transnetunianos (TNOs), dos quais o cometa Bernardinelli-Bernstein não é um deles, embora sua pesquisa tenha descoberto mais de 800 deles também.
Os TNOs são pedaços de rocha que, como o nome indica, circundam o sol, mas permanecem além da órbita de Netuno. Isso é cerca de 30 vezes a distância média da Terra ao sol, que é cerca de 93 milhões de milhas (150 milhões de km) e que os cientistas chamam de unidade astronômica, ou UA. Mas a maioria dos TNOs nunca se distanciam mais do sol do que algumas centenas de unidades astronômicas.
Então, quando a análise de Bernardinelli puxou um objeto e declarou que seu ponto mais distante do sol estava a dezenas de milhares de unidades astronômicas do sol, ele percebeu.
“Imediatamente surgiu nos meus olhos”, disse Bernardinelli, que concluiu seu trabalho de doutorado na Universidade da Pensilvânia neste verão e agora está iniciando um pós-doutorado na Universidade de Washington, ao Space.com. Ele se lembra de ter pensado: “‘Isso é estranho – o que é isso?'”
A detecção foi tão estranha, na verdade, que ele pensou que era um erro e foi procurar por erros. Mas essa busca não deu em nada, então ele levou a descoberta para Bernstein, seu conselheiro. “Não vi nada, tudo parecia real”, disse Bernardinelli. “Parecia mais real do que a maioria das coisas que encontramos.”
Um achado de sorte
Os pesquisadores identificaram o cometa Bernardinelli-Bernstein em dados chamados Dark Energy Survey (DES), que funcionou em um telescópio no Observatório Interamericano de Cerro Tololo, no Chile, de 2013 a 2019.
(“Não é como se este fosse o show de Pedro e Gary”, disse Bernstein. “Na verdade, queríamos que o cometa se chamasse Cometa DES, mas aparentemente isso é contra as regras.”)
O Dark Energy Survey foi, como o próprio nome indica, um levantamento projetado para ajudar os cientistas a entender a energia escura, uma substância misteriosa que os cientistas ainda não viram diretamente, mas que acredita-se que compõe 68% do universo e distorce nossa visão de outras galáxias. O projeto capturou mais de 80.000 imagens do céu, revisitando manchas específicas a cada duas semanas. Em cada imagem existem dezenas de milhares de objetos cósmicos de todas as formas e tamanhos.
“Quando você tira uma imagem do céu, você não está tirando apenas uma imagem das galáxias, você está tirando uma imagem de tudo o que está entre você e elas, essencialmente”, disse Bernardinelli. “Então você consegue coisas como estrelas, aviões, asteróides e tudo mais entre eles.”
Então, Bernardinelli e Bernstein reservaram um tempo em um supercomputador e começaram a projetar uma maneira de detectar TNOs nas imagens do Dark Energy Survey. Usando o tempo e a localização de cada imagem para empilhar visualizações do sistema solar, os pesquisadores definiram o algoritmo para identificar quando pelo menos sete imagens diferentes se alinhavam para mostrar um ponto se movendo de acordo com as leis que governam o movimento dos objetos do sistema solar.
“É uma conexão maciça dos pontos.” Bernardinelli disse.
Embora sete imagens diferentes fossem a configuração mínima, o enorme cometa apareceu em 20 ou 30 imagens separadas, disse Bernstein. “Não há absolutamente nenhuma maneira de conseguir isso por acidente”, disse ele. “Nós sabíamos que era real imediatamente.”
Mas, na verdade, o algoritmo ainda não deveria ter sinalizado o objeto, observou ele. Bernardinelli e Bernstein definiram o programa para procurar objetos localizados a pelo menos 30 UA do Sol, em torno de onde Netuno orbita. Essa configuração era uma questão de conveniência – corresponde à localização dos TNOs que eram o objetivo principal dos pesquisadores e imagens mais próximas são difíceis de identificar com duas semanas frequentemente estendendo-se entre as imagens.
Quando a pesquisa estava operando, no entanto, o cometa já estava mais perto – apenas 25 UA do sol em 2017. (De acordo com os cálculos orbitais, o mais próximo que Bernardinelli-Bernstein chegará do sol é cerca de 11 UA – ainda mais distante do que Saturno órbita – em 2031.)
“Foi um pouco de sorte que o pegamos”, disse Bernstein, acrescentando que a sorte provavelmente foi o resultado de o objeto ser tão fácil de ver.
Motivo de empolgação
Embora o que inicialmente chamou a atenção de Bernardinelli foram as estranhas características orbitais do cometa, a descoberta causou grande impacto por causa de uma característica diferente, o tamanho estimado do cometa. Com base no brilho e na distância do objeto, os cientistas estimaram inicialmente que o núcleo do cometa – a rocha gelada em seu núcleo – tinha de 100 a 200 quilômetros de largura.
Ironicamente, se a detecção fosse um dos TNOs que o estudo realmente visava, não teria sido notável, já que os cientistas conhecem muitos TNOs desse tamanho. Mas no que diz respeito aos cometas, essa estimativa de tamanho é realmente enorme. Entre os cometas que os cientistas estudaram detalhadamente, apenas dois estão na mesma classe: o cometa Hale-Bopp, que se aproximou da Terra em 1997, e o cometa C / 2002 VQ94 (LINEAR), que não se aprofundou no sistema solar do que a órbita de Júpiter.
Cometas grandes são raros porque o mesmo gelo em vaporização que os torna tão espetaculares de ver os rouba de sua existência, então cada passagem pelo sol deixa o cometa um pouco menor do que antes.
“É muito raro ver cometas grandes basicamente porque, a menos que você os pegue em sua primeira ou segunda passagem, a maior parte de seu material já teria desaparecido”, disse Bernardinelli.
No entanto, os cientistas sempre esperaram que objetos como o cometa Bernardinelli-Bernstein existissem, vagando pelas bordas geladas do sistema solar por eras. E especialistas externos dizem que não apenas a descoberta não é surpreendente, mas também é um sinal de que os cientistas estão no caminho certo para juntar os pedaços da história do sistema solar.
“É legal, mas não tão inesperado”, disse Meg Schwamb, astrônoma planetária da Queen’s University Belfast, na Irlanda do Norte, que se especializou no sistema solar externo e não estava envolvida na descoberta, disse à Space.com. “Isso se encaixa na história que conhecemos.”
Essa história é mais ou menos assim: O jovem sistema solar exibia um anel de pequenos escombros gelados ao redor dos planetas massivos. Mas quando os planetas migraram através do sistema solar, sua enorme gravidade chutou os escombros congelados ao redor.
Alguns voaram para o espaço interestelar; alguns acabaram no que os cientistas chamam de Cinturão de Kuiper, onde Plutão orbita; alguns acabaram na muito mais distante Nuvem de Oort, onde cometas como Bernardinelli-Bernstein se escondem. De lá, conforme as marés fluem pela Via Láctea e as estrelas vizinhas passam por nosso sistema solar, a gravidade ocasionalmente chuta uma bola de neve para dentro em uma aventura planetária.
E há muitos objetos do Cinturão de Kuiper que se parecem com o novo cometa, disse Schwamb, então encontrar um objeto semelhante vindo da Nuvem de Oort sugere que os cientistas estão no caminho certo e que mais descobertas ainda estão por vir.
“Encontrar um objeto grande como este provavelmente significa que há alguns mais a serem encontrados”, disse Schwamb.
Inesperadamente ativo
À medida que mais olhos avistavam o novo cometa, sua história mudou um pouco.
Os cientistas voltaram seus telescópios para a localização moderna do objeto e vasculharam os dados de arquivo para resgatar avistamentos que foram perdidos na análise original. E nesses objetos, estava claro que o cometa Bernardinelli-Bernstein não estava totalmente congelado e já havia acordado um pouco quando apareceu pela primeira vez em imagens de cientistas.
Os cometas desenvolvem seus comas difusos característicos quando seus gelos aquecem o suficiente para evaporar em uma nuvem gasosa ao redor do núcleo. O fenômeno obscurece o núcleo e ilumina o cometa – o que significa que, se o cometa Bernardinelli-Bernstein estava ativo até mesmo nos primeiros avistamentos, os cientistas superestimaram seu tamanho.
É um desafio comum para os cientistas que se concentram no estudo do núcleo de um cometa propriamente dito, disse Rosita Kokotanekova, uma cientista cometária do Observatório Europeu do Sul que não esteve envolvida na descoberta do novo cometa. “Os cometas gostam de nos surpreender”, disse ela. “Você presume que está estudando o núcleo, mas pode ser enganado pelo coma circundante.”
Calcular o tamanho de um cometa ativo é muito mais complicado do que medir um núcleo vazio, ao que parece, então Kokotanekova disse que não poderia oferecer uma nova estimativa de tamanho para o cometa, além disso, seria um pouco menor do que os cálculos originais.
Mas, apesar do tamanho um pouco menos superlativo, o cometa Bernardinelli-Bernstein permanece um atordoamento, disse ela – pela mesma atividade que invalidou a estimativa de tamanho original. Os cientistas identificaram apenas um punhado de cometas ativos até agora longe do Sol, onde as temperaturas ainda são muito frias para, digamos, o gelo de água se transformar em vapor, um tipo típico de atividade cometária. Boas observações de um cometa ativo tão distante poderiam ensinar os cientistas sobre tipos desconhecidos de travessuras cometárias, disse ela.
“Normalmente, temos poucos objetos ativos e capturamos ainda menos”, disse Kokotanekova. “O que é realmente único sobre este objeto não é seu tamanho, mas o quão ativo ele é nessas grandes distâncias e que grande oportunidade nos dá de caracterizar atividades distantes.”
Um presente para os próximos anos
Independentemente do tamanho e da atividade, todos os cientistas concordaram que o aspecto mais emocionante do cometa Bernardinelli-Bernstein é o quão bem os cientistas serão capazes de estudá-lo.
Alguns fatores diferentes tornam o cometa particularmente promissor. Em primeiro lugar, dada uma descoberta de 2021 e uma aproximação de 2031 do sol – além de observações antigas de 2010 – dá aos cientistas uma visão de décadas sobre o objeto que é raro para esta classe de cometa que faz viagens tão longas.
“Estudar cometas de período longo é mais complicado”, disse Kokotanekova, em comparação com cometas de período curto que nunca se afastam tanto do sol. “Eles simplesmente passam pelo sistema solar, nós os pegamos bem tarde, e então os estudamos por um breve período. E então eles desaparecem para sempre.”
E em grande parte da jornada do cometa Bernardinelli-Bernstein, os cientistas terão visões praticamente contínuas, graças ao Observatório Vera C. Rubin no Chile programado para começar a observar em 2023. Essa instalação fará um levantamento do céu do sul uma vez a cada três dias, oferecendo aos astrônomos um relatório impecavelmente detalhado vista de como o cometa muda conforme se aproxima do sol.
“Vamos obter um filme inteiro desse objeto à medida que ele evolui e se internaliza”, disse Schwamb. Kokotanekova espera que, em particular, o filme ensine aos astrônomos quais tipos de atividade acontecem e a que distâncias do sol.
Embora não tenham pretendido encontrar um cometa tão importante, tanto Bernardinelli quanto Bernstein disseram que sua descoberta inesperada neste verão deu a eles uma nova avaliação das bolas de gelo sujas que sacodem ao redor do sistema solar externo.
“Eu ainda terei meu trabalho diurno, eu acho, de cosmologia”, disse Bernstein. Mesmo assim, “tem sido divertido, realmente aprendi muito sobre cometas”.
Para Bernardinelli, no entanto, o encontro casual com o cometa que agora leva seu nome pode mudar sua própria trajetória científica, disse ele. “Eu nunca tinha pensado muito sobre cometas antes e, à medida que passo para o estágio de pós-doutorado, posso expandir os tipos de coisas que faço, então estou definitivamente considerando mais ramificações em cometas.”
Publicado em 15/09/2021 08h19
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