O achatamento de um “boneco de neve”

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

A forma achatada de Arrokoth só pode ser vista a partir de uma determinada perspectiva. As primeiras imagens enviadas pela New Horizons da NASA dava uma impressão de um objecto em forma de “boneco de neve” normal. A superfície de Arrokoth é surpreendentemente lisa e contém apenas poucas crateras.
Crédito: NASA/Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins/SwRI

Os muitos milhões de corpos que povoam a Cintura de Kuiper, para lá da órbita de Neptuno, ainda não revelaram muitos dos seus segredos. Na década de 1980, as sondas espaciais Pioneer 1 e 2, bem como as Voyager 1 e 2, atravessaram esta região, mas sem câmaras a bordo. A sonda New Horizons da NASA enviou as primeiras imagens da orla mais externa do Sistema Solar para a Terra: no verão de 2015, de Plutão e, três anos e meio depois, do objecto trans-Neptuniano Arrokoth, com aproximadamente 30 km de comprimento. Na altura ainda sem nome oficial, o corpo foi apelidado de Ultima Thule, em referência à terra mais a norte do nosso planeta. Afinal de contas, este objecto trans-Neptuniano é o corpo mais distante do Sol alguma vez visitado e fotografado por uma aeronave espacial.

A estranha forma de Arrokoth, em especial, provocou sensação nos dias que se seguiram ao “flyby”. O corpo é um binário de contacto, que se pensa ser o resultado da fusão a baixa velocidade de dois corpos separados que se formaram perto um do outro. É composto por dois lóbulos ligados, dos quais o menor é ligeiramente achatado, o maior mais acentuadamente, criando a impressão de um “boneco de neve achatado”. Na sua publicação actual, os investigadores da China, da Alemanha e dos EUA investigam como esta forma surgiu. Uma forma de lóbulo duplo também é conhecida em alguns cometas. No entanto, não há outro corpo conhecido que seja tão achatado quanto Arrokoth. Será que Arrokoth já era assim quando foi formado? Ou será que a sua forma se desenvolveu gradualmente?

“Gostamos de pensar na Cintura de Kuiper como uma região onde o tempo parou mais ou menos desde o nascimento do Sistema Solar,” explica Ladislav Rezac do Instituto Max Planck para Pesquisa do Sistema Solar, um dos dois primeiros autores da publicação actual. A mais de quatro mil milhões de quilómetros do Sol, os corpos da Cintura de Kuiper permaneceram gelados e inalterados, assim é a convicção comum. As imagens de Arrokoth pela New Horizons desafiam esta ideia devido à sua superfície aparentemente lisa, sem sinais de colisões frequentes e devido à sua forma peculiar e achatada. Os cientistas assumem que o Sistema Solar foi formado há 4,6 mil milhões de anos a partir de um disco de poeira: as partículas desta nebulosa solar agruparam-se em aglomerados cada vez maiores; estes aglomerados colidiram e fundiram-se em corpos ainda maiores. “Ainda não há explicação de como um corpo achatado como Arrokoth poderia emergir deste processo,” diz Rezac.

Outra possibilidade seria a de que Arrokoth tinha originalmente uma forma mais comum. Pode ter começado como uma fusão entre um corpo esférico e um corpo oblato no momento da sua formação e só gradualmente se tornou achatado. Estudos anteriores sugerem que durante a formação do Sistema Solar, a região onde Arrokoth está localizado pode ter sido um ambiente distinto no plano médio, frio e “à sombra da poeira” da nebulosa solar exterior. As baixas temperaturas permitiram que materiais voláteis, como o monóxido de carbono e o metano, congelassem em grãos de poeira e formassem planetesimais. Quando a poeira nebular se dissipou após a formação de Arrokoth, a iluminação solar teria aumentado a sua temperatura e, portanto, eliminado rapidamente os voláteis condensados. A estranha forma de Arrokoth seria então um resultado natural devido a uma combinação favorável da sua grande obliquidade, pequena excentricidade e variação no ritmo de perda de massa com o fluxo solar, resultando na erosão quase simétrica entre os hemisférios norte e sul.

“Para que um corpo mude de forma tão extrema quanto Arrokoth, o seu eixo de rotação precisa de ser orientado de maneira especial”, explica Rezac. Ao contrário do eixo de rotação da Terra, o de Arrokoth é quase paralelo ao plano orbital. Durante a sua órbita de 298 anos em torno do Sol, uma região polar de Arrokoth fica voltada continuamente para o Sol por quase metade do tempo enquanto a outra fica voltada para o lado oposto. As regiões no equador e a latitudes mais baixas são dominadas por variações diurnas durante todo o seu ano. “Isto faz com que os pólos aqueçam mais, de modo que os gases escapam daí de forma mais eficiente, resultando numa forte perda de massa,” diz Yuhui Zhao do Observatório da Montanha Púrpura da Academia Chinesa de Ciências. O processo de achatamento provavelmente ocorreu no início da história da evolução do corpo e prosseguiu rapidamente numa escala de tempo de aproximadamente um a 100 milhões de anos durante a presença de gelos super-voláteis nas camadas próximas à sub-superfície. Além disso, os cientistas demonstraram de forma auto-consistente que os torques induzidos desempenhariam um papel desprezível na mudança do estado de rotação do planetesimal durante a fase de perda de massa.

“O número destes corpos em forma de ‘boneco de neve achatado’ na Cintura de Kuiper depende principalmente da probabilidade de um corpo ter uma inclinação no eixo de rotação semelhante à de Arrokoth e da quantidade de gelos super-voláteis presentes perto da sua sub-superfície”, diz Rezac. Existem razões para pensar que mesmo objectos como Arrokoth tiveram quantidades consideráveis de super-voláteis que escaparam durante a sua evolução inicial. Por exemplo, Plutão, devido ao seu tamanho e maior gravidade, ainda hoje retém os gases monóxido de carbono, azoto e metano. No caso dos corpos mais pequenos, estes voláteis teriam escapado há muito tempo para o espaço.

Astronomia On-line
9 de Outubro de 2020

 

 

3444: 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

 

 

3438: Sonda da NASA revela o mundo mais distante e mais antigo do sistema solar

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Chama-se Arrokoth e situa-se na cintura de Kuiper, a 6.000 milhões de quilómetros da Terra. A sonda New Horizons enviou os dados para os computadores da NASA e há novas explicações para a origem dos planetas.

Arroktoh fica mais de 6000 milhões de km da Terra
© NASA

Foi um momento histórico a que só uma sonda robótica conseguiu assistir. Em 1 de Janeiro de 2019 a New Horizons, colocada no espaço pela NASA, sobrevoou um corpo gelado e totalmente desconhecido a mais de 6.000 milhões de quilómetros da Terra. É o objecto celeste mais antigo e mais distante já visitado por uma nave terrestre. Os dados recolhidos permitem compreender melhor as origens dos planetas.

NASA New Horizons @NASANewHorizons

Using detailed data gathered during the record-setting flyby of #Arrokoth, the New Horizons team has made a significant advance in understanding planetesimals, reshaping our understanding of how planetary bodies form in solar systems across the universe. https://go.nasa.gov/2SqeADo 

Mais de um ano depois, todos os dados compilados pela sonda da NASA foram publicados. Ultima Thule, agora rebaptizado de Arrokoth, que significa céu na língua dos índios norte-americanos, é um mundo pequeno, com 36 quilómetros de largura, formado por duas grandes esferas achatadas, unidas por uma gola estreita. É um dos milhões de objectos que compõem a cintura de Kuiper, uma área do sistema solar com objectos de tamanhos muito diferentes – Plutão é talvez o mais famoso – que se estende além da órbita de Neptuno por centenas de milhões de quilómetros, até aos limites do sistema solar.

NASA @NASA

A major advance in understanding how planets formed: analysis indicates the two parts of Kuiper Belt object Arrokoth were once separate, and then orbited each other and gently merged. New findings from @NASANewHorizons‘ 2019 flyby: https://go.nasa.gov/39xVK2V 

A temperatura máxima no verão em Arrokoth é de cerca de 200 graus abaixo de zero, devido à falta de luz solar, disse John Spencer, um dos principais cientistas da missão, citado pelo El Pais. “A superfície deste mundo é muito macia e tem cor vermelho escuro. Quase não existem colinas e tem poucas crateras de impacto. A força da gravidade é tão baixa, cerca de mil vezes menor que na Terra, que se alguém der um pulo com força poderá voar da superfície e ir para o espaço”, explica Spencer.

A New Horizons passou a cerca de 3.500 quilómetros da superfície de Arrokoth, mas as suas câmaras conseguiram retratá-la em pormenor.

Os resultados científicos desta parte da missão, publicados esta quinta-feira na revista Science, mostram que Arrokoth formou-se há mais de 4.000 milhões de anos, quando o sistema ainda se formava em torno de um sol muito jovem. A julgar pelas poucas crateras na sua superfície, os especialistas acreditam que o objecto permaneceu quase intacto desde então e, portanto, pode explicar muito bem como foram os primeiros passos para a formação de planetesimais, pequenos corpos de poeira e terra que acabaram por formar todos os planetas do sistema solar.

Dá-nos uma visão muito mais clara de como todos os planetas foram formados, incluindo a Terra“, realça John Spencer. “A fusão apoia a nossa ideia de que planetesimais foram formados pelo colapso gravitacional de pequenas nuvens de poeira. As colisões foram tão suaves que permitiram derreter diferentes objectos que ficaram em órbita a uma curta distância”, acrescentou.

William McKinnon, investigador do projecto New Horizons, explicou que Arrokoth está para a evolução dos planetas do Sistema Solar “como os fósseis estão para a evolução dos planetas”.

Diário de Notícias
DN
13 Fevereiro 2020 — 23:47

 

 

3024: NASA rebaptiza Ultima Thule. Antigo nome foi associado ao nazismo

CIÊNCIA

News Horizonts / NASA

O nome do Ultima Thule deu polémica e a NASA decidiu mudá-lo. A controvérsia surgiu pelo nome dado inicialmente ao mundo gelado do Cinturão de Kuiper estar vinculado à ideologia nazi.

O anúncio foi feito esta terça-feira em Washington, nos Estados Unidos. Agora, o objecto mais distante alguma vez estudado chama-se Arrokoth, um termo das tribos nativas norte-americanas que significa “céu” na língua Powhatan-Algonquiana.

O nome “Ultima Thule” foi questionado por poder ser associado ao nome da Sociedade Thule, a organização que patrocinou o partido de Adolf Hitler e que, além disso, exigia que os seus membros jurassem que não tinham sangue judeu nem negro.

Por outro lado, Ultima Thule foi um termo usado na Idade Média e Romana para designar qualquer lugar que fosse muito distante e além das fronteiras do mundo conhecido. Nesse caso, o corpo celeste, também identificado como MU69 em 2014, está a quase seis mil milhões de quilómetros de distância do nosso planeta.

“O nome Arrokoth reflete a inspiração de olhar para o céu e reflectir sobre as estrelas e os mundos além dos nossos”, disse Alan Stern, investigador principal da New Horizons no Southwest Research Institute, em Boulder, Colorado, nos Estados Unidos.

“Os dados do novo Arrokoth deram-nos pistas sobre a formação de planetas e as nossas origens cósmicas”, disse Marc Buie, um dos investigadores que descobriu o mundo gelado. “Acreditamos que este corpo antigo, composto por dois lobos distintos que se fundiram numa única entidade, pode abrigar respostas que contribuem para a nossa compreensão da origem da vida na Terra”.

Em Maio, os dados da sonda mostraram que o objecto é um sistema binário de 36 quilómetros de comprimento, constituído por dois lobos de formas diferentes e incomuns. As primeiras imagens obtidas mostraram que Ultima Thule é um corpo celeste semelhante a um gigante “boneco de neve”, composto por dois corpos conectados, um maior (Ultima) que o outro (Thule).

No entanto, as recentes fotografias enviadas pela sonda New Horizons permitiram fazer muitas descobertas interessantes. Por exemplo, foi revelado que há numerosas manchas brancas e escuras na superfície do corpo celeste, cuja origem continua desconhecida.

ZAP //

Por ZAP
13 Novembro, 2019