3446: Equipa da New Horizons descobre peça crítica do puzzle da formação planetária

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

A cor uniforme e a composição da superfície de Arrokoth mostra que o objecto da Cintura de Kuiper foi formado a partir de uma nuvem pequena e uniforme de material na nebulosa solar, em vez de uma mistura de matéria de partes mais separadas da nebulosa. A primeira hipótese suporta a ideia que Arrokoth se formou num colapso local de uma nuvem na nebulosa solar.
Crédito: NASA/Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins/SwRI/Roman Tkachenko

Dados da missão New Horizons da NASA estão a fornecer novas ideias sobre como os planetas e os planetesimais – os blocos de construção dos planetas – foram formados.

A sonda New Horizons passou pelo antigo objecto da Cintura de Kuiper, Arrokoth (2014 MU69, anteriormente com a alcunha de Ultima Thule) no dia 1 de janeiro de 2019, fornecendo o primeiro olhar detalhado da humanidade de um dos remanescentes gelados da formação do Sistema Solar na vasta região para lá da órbita de Neptuno. Usando dados detalhados sobre a forma, geologia, cor e composição do objecto – recolhidos durante o “flyby” recorde que ocorreu a mais de 6 mil milhões de quilómetros da Terra – investigadores aparentemente responderam a uma pergunta antiga sobre as origens dos planetesimais e, portanto, deram um grande passo em frente no entendimento de como os planetas se formaram.

A equipa relata estas descobertas num conjunto de três artigos científicos publicados na revista Science, e numa conferência de imprensa realizada no passado dia 13 de Fevereiro na reunião anual da Associação Americana para o Avanço da Ciência em Seattle.

“Arrokoth é o objecto mais distante, primitivo e pristino já explorado por uma nave espacial, de modo que sabíamos que teria uma história única para contar,” disse o investigador principal da New Horizons, Alan Stern, do SwRI (Southwest Research Institute) em Boulder, no estado norte-americano do Colorado. “Está a ensinar-nos como os planetesimais se formaram e pensamos que o resultado assinala um avanço significativo na compreensão geral da formação planetesimal e planetária.”

As primeiras imagens pós-flyby transmitidas pela New Horizons no ano passado mostraram que Arrokoth tem dois lóbulos ligados, uma superfície lisa e uma composição uniforme, indicando que provavelmente era pristino e que iria fornecer informações decisivas sobre a formação de objectos deste género. Estes primeiros resultados foram publicados na revista Science em maio passado.

“É verdadeiramente uma descoberta empolgante para o que já é uma missão muito bem-sucedida e histórica,” disse Lori Glaze, directora da Divisão de Ciência Planetária da NASA. “As descobertas contínuas da espaço-nave New Horizons da NASA surpreendem ao remodelar o nosso conhecimento e compreensão de como os corpos planetários se formam nos sistemas solares espalhados pelo Universo.”

Nos meses seguintes, trabalhando com dados de cada vez mais alta resolução bem como com simulações sofisticadas por computador, a equipa da missão montou uma imagem da formação de Arrokoth. A sua análise indica que os lóbulos deste objecto “binário de contacto” já foram corpos separados que se formaram perto um do outro e que, a baixa velocidade, se orbitaram um ao outro e depois se fundiram suavemente para criar o objecto com 35 quilómetros que a New Horizons observou.

Isto indica que Arrokoth foi formado durante o colapso por gravidade de uma nuvem de partículas sólidas na nebulosa solar primordial, e não pela teoria concorrente da formação planetesimal chamada acreção hierárquica. Ao contrário das colisões de alta velocidade entre planetesimais na acreção hierárquica, no colapso de nuvens de partículas estas fundem-se suavemente, crescendo lentamente de tamanho.

“Assim como os fósseis nos dizem como as espécies evoluíram na Terra, os planetesimais dizem-nos como os planetas se formaram no espaço,” disse William McKinnon, co-investigador da New Horizons da Universidade de Washington em St. Louis, autor principal de um artigo sobre a formação de Arrokoth publicado na Science a semana passada. “Arrokoth tem este aspecto não porque se formou através de colisões violentas, mas mais numa dança complexa, na qual os seus objectos componentes se orbitam lentamente antes de unirem.”

Duas outras evidências importantes apoiam esta conclusão. A cor e a composição uniformes da superfície de Arrokoth mostram que o KBO (“Kuiper Belt Object”, inglês para “Objecto da Cintura de Kuiper”) se formou a partir de material próximo, como preveem os modelos de colapso de nuvens locais, em vez de uma mistura de matéria de partes mais separadas da nebulosa, como os modelos hierárquicos podem prever.

As formas achatadas de cada um dos lóbulos de Arrokoth, bem como o alinhamento notavelmente próximo dos seus pólos e equadores, também apontam para uma fusão mais ordenada de uma nuvem em colapso. Além disso, a superfície lisa e levemente craterada indica que a sua face permaneceu bem preservada desde o final da era da formação planetária.

“Arrokoth tem as características físicas de um corpo que se juntou lentamente, a partir de materiais ‘locais’ na nebulosa solar,” disse Will Grundy, líder da equipa de temas de composição da New Horizons do Observatório Lowell em Flagstaff, Arizona, autor principal do segundo artigo científico da Science. “Um objecto como Arrokoth não teria sido formado, não teria este aspecto, num ambiente de acreção mais caótico.”

As últimas informações de Arrokoth expandem significativamente o artigo científico de maio de 2019 da Science, liderado por Stern. Os três novos artigos científicos são baseados em 10 vezes mais dados do que o primeiro relatório e, juntos, fornecem uma imagem muito mais completa da origem de Arrokoth.

“Todas as evidências que encontrámos apontam para os modelos de colapso de nuvens de partículas, descartam particularmente a acreção hierárquica para o modo de formação de Arrokoth e, por inferência, de outros planetesimais,” disse Stern.

A New Horizons continua a realizar novas observações de objectos adicionais da Cintura de Kuiper que passa à distância. A New Horizons também continua a mapear o ambiente de poeira e de radiação de partículas carregadas na Cintura de Kuiper. Os novos KBOs que estão a ser observados estão demasiado longe para revelar descobertas como aquelas em Arrokoth, mas a equipa pode medir aspectos como as propriedades da superfície e forma. Neste verão, a equipa da missão começará a usar grandes telescópios terrestres para procurar novos KBOs a fim de os estudar desta maneira e até mesmo para outra passagem rasante, caso o combustível permita.

A sonda New Horizons está agora a 7,1 mil milhões de quilómetros da Terra, operando normalmente e viajando cada vez mais profundamente na Cintura de Kuiper, a quase 50.400 km/h.

Astronomia On-line
18 de Fevereiro de 2020

 

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