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Nuvem de Oort do Sistema Solar pode abrigar um número surpreendente de objetos interestelares

Ao contrário do que se pensava, este reservatório de cometas ao redor do Sistema Solar pode ter mais visitantes do que residentes permanentes

Imagem do cometa 2I/Borisov, o segundo objeto interestelar confirmado em nosso Sistema Solar, tirada pelo Telescópio Hubble. Imagem: NASA, ESA and J. DePasquale (STScI)

‘Oumuamua, o primeiro objeto interestelar descoberto perto da Terra, nos deixou com mais perguntas do que respostas. Observado pela primeira vez durante sua saída do Sistema Solar, seus poucos dados, obtidos por observatórios astronômicos se mostraram difíceis de entender. O que sabemos é que ‘Oumuamua não é um cometa, muito menos um asteróide, e nenhuma das teorias sobre sua origem foi capaz de explicar totalmente suas propriedades.

Dois anos depois, no entanto, um segundo visitante interestelar foi localizado – e não poderia estar mais longe de ‘Oumuamua quanto a suas características. O Borisov exibiu uma semelhança incrível com cometas originários de confins distantes do nosso próprio Sistema Solar, mas viajou em uma órbita claramente hiperbólica. Como o primeiro cometa interestelar, as semelhanças com objetos conhecidos no Sistema Solar possibilitaram uma oportunidade excitante nunca oferecida pelo ‘Oumuamua: uma comparação direta entre o Sistema Solar e sua vizinhança cósmica.

Em um artigo recentemente publicado na Royal Astronomical Society, relatamos, pela primeira vez, a realidade não intuitiva que a descoberta do primeiro cometa interestelar revelou. O vasto reservatório de cometas do nosso Sistema Solar, conhecido como nuvem de Oort, abriga mais visitantes do que residentes permanentes.

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Nos arredores da Terra, os cometas originários de dentro do Sistema Solar são os mais numerosos. Daí vem a constatação de que houve apenas um intruso definitivo desde a primeira detecção de cometas feita por Gottfried Kirch em 1680. Mas tais observações não representam o que acontece nos outros locais do Sistema Solar, uma vez que são influenciadas por nossa proximidade com o Sol.

Como resultado da focalização gravitacional, o Sol atrai preferencialmente cometas originados dentro do nosso sistema, como um poste de luz  cercado por mariposas. Enquanto isso, os objetos interestelares, que zunem pela galáxia em altas velocidades, são quase impermeáveis ​​à atração gravitacional do astro. Eles, portanto, não se aglomeram perto do Sol como objetos da nuvem de Oort. Nosso novo trabalho mostra que existem tantos deles que, apesar de sua velocidade, há muito mais intrusos interestelares nas regiões escuras do Sistema Solar do que cometas de origem local.

Isto afeta profundamente futuras observações e teorias. Tais conclusões motivam novas pesquisas por objetos na nuvem de Oort, incluindo aquelas de ocultação estelar como a TAOS II, que varre o céu em busca de manchas de luz resultantes de alinhamentos casuais de objetos próximos e estrelas distantes. Ao mesmo tempo, a nova descoberta desafia diretamente nossa compreensão teórica de como os planetas se formam, uma vez que implica que os sistemas planetários devem descartar massa com ordens de magnitude muito maiores do que se pensava anteriormente. Na verdade, nosso novo artigo mostra que as estrelas podem precisar expelir, pelo menos, a mesma massa que mantêm – uma nova e surpreendente condição para formação de sistemas planetários.

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Futuras descobertas de objetos interestelares continuarão a informar nossa compreensão do Sistema Solar em seu contexto galáctico. O Legacy Survey of Space and Time (LSST) no Vera C. Rubin Observatory, programado para iniciar as operações no final de 2023, deve descobrir pelo menos um objeto interestelar por mês, uma taxa que nos ajudará a localizar as origens dos objetos interestelares e aprender mais sobre como as estrelas e os sistemas planetários se formam.

As mais emocionantes revelações científicas sobre objetos interestelares, entretanto, provavelmente virão do estudo direto da matéria interestelar. Do que são feitos esses objetos surpreendentemente abundantes? Ao custo de algumas centenas de milhões de dólares, a missão Comet Interceptor da Agência Espacial Europeia pode ser capaz de conseguir amostras da cauda gasosa de um objeto como o Borisov já na década de 2030, caso ele se aproxime do Sol no tempo, velocidade e direção certos.

Há também outra maneira de pesquisar objetos interestelares e até mesmo obter as primeiras amostras de matéria originária de fora do sistema solar, a um custo relativamente baixo e no conforto da superfície da Terra. Qualquer material que entre em contato com a atmosfera do nosso planeta é queimado pelo atrito com o ar, aparecendo brevemente como um raio de luz no céu, sendo, portanto, meteoros.

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Como resultado, é muito mais fácil encontrar pequenos objetos na atmosfera do que no espaço, onde teríamos que contar com a luz do sol refletida. E, embora a atmosfera terrestre forneça ofereça um volume de estudos muito menor do que as extensões do espaço, a abundância de objetos interestelares menores deve ser grande o suficiente para tornar a busca por meteoros interestelares uma ideia atraente.

Na verdade, ao analisar um conjunto de dados de meteoros do governo dos EUA em 2019, encontrei um impacto registrado que parecia ter se aproximado muito rapidamente para ser vinculado ao Sistema Solar. Eu mal podia acreditar nisso, pois os astrônomos têm procurado por um meteoro interestelar desde, pelo menos, 1950. Esta descoberta seria posteriormente confirmada  como o primeiro meteoro interestelar maior do que partículas de poeira. Desde então, os funcionários do Pentágono expressaram interesse em potencialmente tornar públicas as margens de erro associadas à detecção, devido ao seu imenso valor científico.

Como diretor de estudos de objetos interestelares do Projeto Galileo, estou liderando um esforço para descobrir meteoroides interestelares em nossa atmosfera. Com os objetos interestelares que o LSST detectará na vizinhança da Terra, tais descobertas revolucionariam nossa compreensão do Sistema Solar.

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O santo graal dos meteoroides interestelares seria um objeto que se incendiasse acima da Terra. Tais eventos podem resultar em meteoritos facilmente recuperáveis. Estas rochas, por sua vez, seriam possíveis representantes dos primeiros pedaços de matéria interestelar já obtidos pela humanidade. Esse objetivo pode ser alcançado em uma década por apenas algumas dezenas de milhões de dólares – um orçamento 10 vezes menor do que o da missão Comet Interceptor – com mil sistemas de câmeras globalmente distribuídos esperando pacientemente pelo meteoróide.

Um dos aspectos mais bonitos do estudo de objetos interestelares é que ele conecta muitos campos diferentes da astrofísica. Sua abrangência vai desde a ciência planetária até fenômenos de alta energia, incorporando uma gama igualmente diversa de métodos para detectá-los. Junto de outros ramos que procuram complementar os métodos tradicionais de investigação astronômica, como estudos de ondas gravitacionais e neutrinos, pesquisas por objetos interestelares podem ajudar a revelar percepções sem precedentes que desafiam a forma como entendemos nosso lugar no universo.

Amir Siraj

Publicado em 09/09/2021

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