Luas de Neptuno numa “dança da evasão”

CIÊNCIA

A dança das luas de Neptuno: esta animação ilustra como as estranhas órbitas das luas interiores de Neptuno Náiade e Talassa permitem com que se evitem uma à outra enquanto viajam em redor do planeta.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

De acordo com uma investigação publicada recentemente, mesmo para os padrões selvagens do Sistema Solar exterior, as órbitas estranhas das duas luas mais interiores de Neptuno não têm rival.

Especialistas em dinâmica orbital estão a chamar “dança da evasão” às órbitas das pequenas luas Náiade e Talassa. As duas são verdadeiras parceiras, separadas por apenas 1850 quilómetros. Mas nunca se aproximam assim tanto uma da outra; a órbita de Náiade é inclinada e perfeitamente sincronizada. Todas as vezes que passa por Talassa – mais lenta -, as duas estão mais ou menos a 3540 km uma da outra.

Nesta coreografia perpétua, Náiade gira em torno do gigante gasoso a cada sete horas, enquanto Talassa, mais longe, demora sete horas e meia. Um observador em Talassa veria Náiade numa órbita que varia bastante num padrão em ziguezague, passando duas vezes por cima e duas vezes por baixo. Este padrão cima, cima, baixo, baixo repete-se de cada vez que Náiade dá quatro voltas a Neptuno por cada órbita de Talassa.

Os cientistas disseram que embora a dança possa parecer estranha, mantém as órbitas estáveis.

“Nós referimo-nos a este padrão repetitivo como ressonância,” disse Marina Brozović, especialista em dinâmica do Sistema Solar no JPL da NASA em Pasadena, no estado norte-americano da Califórnia, autora principal do novo artigo científico, publicado no dia 13 de Novembro na revista Icarus. “Existem muitos tipos diferentes de ‘danças’ que os planetas, as luas e os asteróides podem seguir, mas esta nunca tinha sido vista antes.”

Bem longe da atracção do Sol, os planetas gigantes do Sistema Solar exterior são as fontes dominantes da gravidade e, colectivamente, ostentam dúzias e dúzias de luas. Algumas destas luas formaram-se juntamente com os seus planetas e nunca foram a lugar algum; outras foram capturadas mais tarde e depois trancadas em órbitas ditadas pelos seus planetas. Algumas orbitam na direcção oposta à rotação do planeta; outras trocam órbitas entre si como que para evitar colisões.

Neptuno tem 14 luas confirmadas. Neso, a sua lua mais distante, tem uma órbita muito elíptica que a leva a 74 milhões de quilómetros do planeta e demora 27 anos a completar.

Náiade e Talassa são pequenas e com a forma de Tic Tacs, medindo apenas cerca de 100 km em comprimento. São duas das sete luas interiores de Neptuno, parte de um sistema bem compacto que está entrelaçado com anéis ténues.

Então, como é que ficaram juntas – mas separadas? Pensa-se que o sistema de satélites original tenha sido interrompido quando Neptuno capturou a sua lua gigante, Tritão, e que estas luas interiores e anéis se formaram a partir dos detritos remanescentes.

“Suspeitamos que Náiade tenha sido lançada para a sua órbita inclinada por uma interacção anterior com uma das outras luas interiores de Neptuno,” explicou Brozović. “Somente mais tarde, depois da sua inclinação orbital ter sido estabelecida, Náiade se pôde estabelecer nesta ressonância invulgar com Talassa.”

Brozović e colegas descobriram o padrão orbital invulgar usando análises de observações com o Telescópio Espacial Hubble da NASA. O trabalho também fornece a primeira dica sobre a composição das luas interiores de Neptuno. Os investigadores usaram as observações para calcular a sua massa e, portanto, as suas densidades – próximas da da água gelada.

“Estamos sempre empolgados por encontrar estas co-dependências entre luas,” disse Mark Showalter, astrónomo planetário do Instituto SETI em Mountain View, Califórnia, co-autor do novo artigo científico. “Náiade e Talassa ficaram provavelmente presas nesta configuração há muito tempo, porque torna as suas órbitas mais estáveis. Elas mantêm a paz nunca se aproximando demais.

Astronomia On-line
19 de Novembro de 2019

 

2978: Há algo estranho e quente no interior de Neptuno

CIÊNCIA

NASA

Quando a nave Voyager 2 observou o gigante gelado Neptuno pela primeira vez em 1989, foi revelado que este planeta parece ser mais quente do que Úrano, apesar de estar mais distante do Sol. 

De acordo com medições subsequentes, Neptuno mostrou ter temperaturas semelhantes às do vizinho gasoso, embora teoricamente não deva ter. Até agora, “a fonte desse calor adicional permanece um mistério”, estimou o físico Brian Cox no documentário da BBC “The Planets”.

No entanto, existem várias hipóteses que tentam explicar as diferenças entre estes dois planetas com composição semelhante com o nosso Sistema Solar, de acordo com o LiveScience.

“As medidas da Voyager mostram que Neptuno emite mais do que o dobro de calor que absorve do sol, enquanto Úrano não”, explicou Anthony Del Genio, do Instituto Goddard de Estudos Espaciais da NASA. Segundo o investigador, isto ocorre porque “Úrano não possui uma fonte significativa de calor interno e não pode gerar calor adicional ao obtido pelo Sol”, o que o diferencia de Neptuno, bem como de Júpiter e Saturno.

Uma fonte interna de altas temperaturas origina-se do excesso de calor desde o nascimento do sistema solar, no momento da formação dos planetas: o calor que se contraiu desde a nebulosa solar primitiva. “A fonte adicional de calor em Neptuno deve-se em grande parte à contracção gravitacional”, disse Joshua Tollefson, da Universidade da Califórnia, em Berkeley.

De momento, não há uma explicação clara que indique porque é que Úrano não possui essa fonte adicional de calor. É possível que a diferença de idade tenha uma certa influência nisso, já que um planeta mais jovem seria mais quente. Além disso, a velocidade e a intensidade da libertação de calor também dependem da estrutura e composição interior de cada corpo celeste e as suas camadas de nuvens.

É difícil estimar todos estes componentes, uma vez que um ano em Neptuno equivale a 165 anos terrestres, por isso os cientistas ainda não conseguiram estudar o planeta ao longo do seu ciclo sazonal, com ferramentas modernas, e obter dados mais completos.

Além disso, os cientistas relacionam a fonte de calor interna de Neptuno e a sua temperatura com outro fenómeno: fortes ventos rotativos de até 2.414 quilómetros por hora. “É provável que os ventos sejam gerados mais profundamente do que a luz solar possa penetrar, de modo que são possivelmente produzidos por uma combinação de calor interno e rotação”, sugeriu Amy Simon, cientista da Planetary Atmosphere Research no Goddard Space Flight Center da NASA.

Os ventos de Neptuno e Úrano não coincidem. Em Úrano, atingem apenas velocidades de até 900 quilómetros por hora, embora os dois planetas tenham ciclos de rotação semelhantes. “Isso mostra que há algo diferente entre eles: calor parcialmente interno ou algo mais”, estima Simon.

ZAP //

Por ZAP
7 Novembro, 2019

 

2080: O “Planeta Proibido” foi encontrado no deserto Neptuniano

University of Warwick/ Mark Garlick

Uma equipa internacional de astrónomos descobriu um exoplaneta único mais pequeno do que Neptuno e com atmosfera própria no deserto Neptuniano, recorrendo a dados do Next-Generation Transit Survey (NGTS).

Em comunicado, os cientistas explicam que este é o primeiro planeta a ser encontrado no deserto de Neptuno, região próxima às estrelas, onde não há mundos com as dimensões do oitavo planeta do Sistema Solar.

O exoplaneta NGTS-4b, também conhecido pela comunidade científica como “Planeta Proibido”, é mais pequeno do que Neptuno, tendo três vezes o tamanho da Terra e encontrando-se a 920 anos-luz do nosso planeta.

O deserto Neptuniano recebe fortes radiações da estrelas, o que significa que os planetas não retêm a sua atmosfera gasosa à medida que se evaporam, ficando reduzidos apenas a um núcleo rochoso. O NGTS-4b, contudo, ainda tem a sua atmosfera, o que o torna único.

Ao procurar por novos planetas, os astrónomos procuram rastrear uma decréscimo na luz da estrela. Por norma, investigações em telescópios de superfície mostram quedas de 1% ou mais, mas os telescópios como o NGTS, localizado no Observatório Paranal do Observatório Europeu do Sul, no Chile, podem capturar uma queda de apenas 0,2%.

Os cientistas acreditam que este exoplaneta pode ter-se mudado “recentemente” para o deserto de Neptuniano, nos últimos milhões de anos. Ou então, defendem, era muito grande e ainda está a evaporar.

“Este planeta deve ser resistente – está mesmo na zona onde esperávamos que os planetas com o tamanho de Neptuno não pudessem sobreviver. É verdadeiramente surpreendente que encontremos um planeta em trânsito através de uma atenuação de estrelas em menos de 0,2%”, disse o cientista Richard West, do Departamento de Física da Universidade de Warwick, na Inglaterra, que liderou o estudo.

“[Este procedimento] nunca tinha sido feito com telescópios terrestres, e foi óptimo encontrá-lo depois de trabalhar neste projecto durante um ano”, completou.

“Agora estamos a rastrear os dados para ver se podemos ver mais planetas no deserto de Neptuno… talvez o deserto seja mais verde do que se pensava”.

ZAP //

Por ZAP
31 Maio, 2019


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1764: Hubble rastreia o ciclo de vida das tempestades gigantes em Neptuno

Esta é uma composição que mostra imagens de tempestades em Neptuno pelo Telescópio Espacial Hubble (esquerda) e pela sonda Voyager 2 (direita). A imagem do Hubble, pela câmara WFC3 (Wide Field Camera 3), obtida em Setembro e Novembro de 2018, mostra uma nova tempestade escura (topo, centro). Na imagem da Voyager, uma tempestade conhecida como Grande Mancha Escura pode ser vista no centro. Tem mais ou menos 13000 por 6000 km em tamanho – tão grande, no seu eixo maior, quanto a Terra. As nuvens brancas vistas a pairar na vizinhança das tempestades estão a maiores altitudes do que o material escuro.
Crédito: NASA/ESA/GSFC/JPL

Em 1989, a sonda Voyager 2 da NASA passou por Neptuno – o seu alvo planetário final antes de chegar aos confins do Sistema Solar. Foi a primeira vez que uma nave visitou este mundo remoto. À medida que a sonda por lá passava, tirou fotos de duas tempestades gigantes no hemisfério sul de Neptuno. Os cientistas apelidaram as tempestades de “Grande Mancha Escura” e “Mancha Escura 2”.

Apenas cinco anos depois, em 1994, o Telescópio Espacial Hubble da NASA obteve imagens nítidas de Neptuno à distância da Terra de 4,3 mil milhões de quilómetros. Os cientistas estavam ansiosos por observar as tempestades novamente. Em vez disso, as fotografias do Hubble revelaram que tanto a Grande Mancha Escura, do tamanho da Terra, quanto a Mancha Escura 2, tinham desaparecido.

“Foi certamente uma surpresa,” recorda-se Amy Simon, cientista planetária do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado norte-americano de Maryland. “Estávamos habituados a olhar para a Grande Mancha Vermelha de Júpiter, que presumivelmente está por lá há quase dois séculos.” Os cientistas planetários imediatamente começaram a construir simulações de computador para entender o misterioso desaparecimento da Grande Mancha Escura.

Agora parte do projecto OPAL (Outer Planet Atmospheres Legacy), Simon e seus colegas estão a começar a responder a estas perguntas. Graças às imagens captadas pelo Hubble, a equipa não só testemunhou pela primeira vez a formação de uma tempestade, como desenvolveu restrições que determinam a frequência e duração dos sistemas de tempestades.

O nascimento de uma tempestade

Em 2015, a equipa OPAL começou uma missão anual para analisar imagens de Neptuno capturadas pelo Hubble e detectou uma pequena mancha escura no hemisfério sul. Todos os anos, desde então, Simon e colegas observaram o planeta e monitorizaram a tempestade enquanto se dissipava. Em 2018, surgiu uma nova mancha escura, pairando a 23 graus de latitude norte.

“Estávamos tão ocupados a rastrear esta tempestade pequena de 2015, que não estávamos necessariamente à espera de ver outra grande tão cedo,” comenta Simon acerca da tempestade, parecida em tamanho à Grande Mancha Escura. “Foi uma surpresa agradável. De cada vez que obtemos novas imagens do Hubble, algo é diferente do que esperávamos.”

Além disso, o nascimento da tempestade foi capturado “em directo”. Ao analisarem imagens de Neptuno, pelo Hubble, obtidas de 2015 a 2017, a os cientistas descobriram várias pequenas nuvens brancas formadas na região onde a mancha escura mais recente apareceria mais tarde. Publicaram os seus achados na edição de 25 de Março da revista Geophysical Research Letters.

As nuvens de alta altitude são feitas de cristais de metano gelado, que lhes conferem a sua característica aparência branca e brilhante. Pensa-se que estas nuvens companheiras pairem acima das tempestades, análogas ao modo como as nuvens lenticulares cobrem montanhas altas na Terra. A sua presença, anos antes de uma nova tempestade ser avistada, sugere que as manchas escuras podem ter uma origem muito mais profunda na atmosfera do que se pensava anteriormente.

“Da mesma forma que um satélite terrestre observaria a meteorologia da Terra, observamos a meteorologia em Neptuno,” comenta Glenn Orton, cientista planetário no JPL da NASA em Pasadena, Califórnia, também do projecto OPAL. Assim como os furacões são seguidos na Terra, as imagens do Hubble revelaram o caminho sinuoso da mancha escura. Ao longo de um período de quase 20 horas, a tempestade moveu-se para oeste, deslocando-se um pouco mais devagar do que os ventos de alta velocidade de Neptuno.

Mas estas tempestades neptunianas são diferentes dos ciclones que vemos na Terra ou em Júpiter. Assim como os padrões de vento que as impulsionam. Parecidas aos trilhos que impedem que as bolas de bowling entrem nas calhas, bandas finas de correntes ventosas em Júpiter mantêm a Grande Mancha Vermelha num caminho definido. Em Neptuno, as correntes de vento operam em bandas muito mais amplas em redor do planeta, permitindo que tempestades como a Grande Mancha Escura vagueiem lentamente pelas latitudes. As tempestades normalmente pairam entre os jactos de ventos equatoriais oeste e as correntes que sopram para leste nas latitudes mais altas antes que os fortes ventos as separem.

São necessárias ainda mais observações. “Queremos ser capazes de estudar como os ventos estão a mudar com o tempo,” diz Simon.

Tempo médio de vida?

Simon também faz parte de uma equipa de cientistas liderados pelo estudante Andrew Hsu, da Universidade da Califórnia em Berkeley, que identificou quanto tempo estas tempestades duram e com que frequência ocorrem.

Eles suspeitam que as novas tempestades surgem em Neptuno a cada quatro a seis anos. Cada tempestade pode durar até seis anos, embora a expectativa de vida de dois anos seja mais provável, de acordo com resultados publicados dia 25 de Março na revista The Astronomical Journal.

Foram descobertos um total de seis sistemas de tempestades desde que os cientistas se voltaram para Neptuno. A Voyager 2 identificou duas tempestades em 1989. Desde que o Hubble foi lançado em 1990, viu mais quatro destas tempestades.

Além de analisar os dados recolhidos pelo Hubble e pela Voyager 2, a equipa realizou simulações de computador que mapearam um total de 8000 manchas escuras girando pelo planeta gelado. Quando combinadas com 256 imagens de arquivo, estas simulações revelaram que o Hubble provavelmente teria detectado aproximadamente 70% das tempestades simuladas que ocorreram ao longo de um ano e cerca de 85% a 95% das tempestades com uma vida útil de dois anos.

Ainda pairam perguntas

As condições em Neptuno ainda são em grande parte um mistério. Os cientistas planetários esperam estudar em breve as mudanças na forma do vórtice e a velocidade do vento das tempestades. “Nós nunca medimos directamente os ventos dentro dos vórtices escuros de Neptuno, mas estimamos que as velocidades do vento estão próximas dos 100 metros por segundo, bastante parecidas às velocidades do vento dentro da Grande Mancha Vermelha de Júpiter,” diz Michael Wong, cientista planetário da Universidade da Califórnia em Berkeley. Ele realça que observações mais frequentes, usando o Telescópio Espacial Hubble, ajudarão a pintar uma imagem mais clara de como os sistemas de tempestades em Neptuno evoluem.

Simon diz que as descobertas em Neptuno terão implicações para aqueles que estudam exoplanetas, na nossa Galáxia, de tamanho idêntico aos gigantes de gelo. “Se estudarmos os exoplanetas e quisermos entender como funcionam, precisamos realmente de entender primeiro os nossos planetas,” acrescenta Simon. “Temos muito pouca informação sobre Úrano e Neptuno.”

Todos concordam que estes achados recentes estimulam o desejo de seguir com mais detalhe o nosso mais distante gigante planetário. “Quanto mais sabemos, mais nos apercebemos do que não sabemos,” conclui Orton.

Astronomia On-line
26 de Março de 2019

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1639: A nova Lua de Neptuno, Hipocampo

Hoje em dia conhecemos 194 satélites naturais no sistema solar (158 confirmados e 36 ainda provisórios) em órbita à volta dos vários planetas do sistema solar, tanto dos principais como dos planetas anões.

Uma das recentes adições à nossa família do sistema solar foi a minúscula lua de Neptuno, chamada Hipocampo, que com apenas 34 Km de diâmetro foi identificada em 2013 na proximidade de Proteu (uma lua muito maior) em dados de arquivo do Telescópio Espacial Hubble da NASA.

Créditos: NASA e ESA

A presença de uma lua pequena junto a uma grande foi um mistério, pois a acção gravitacional de Proteu deveria ter ou absorvido ou empurrado Hipocampo para longe na época da sua formação.

A explicação avançada esta semana é de que Hipocampo é um pedaço de Proteu arrancado pelo impacto de um cometa. Esta explicação parece ser confirmada pelas antigas observações da sonda Voyager 2. Quando a sonda passou em Neptuno, no ano de 1989, descobriu seis luas internas orbitando o planeta. Uma delas, Proteu, tinha uma grande cratera de impacto e os astrónomos imediatamente colocaram a hipótese, de que um cometa teria no passado chocado com esta lua Proteu. No entanto Hipocampo não foi vislumbrado na altura e o mistério permaneceu até hoje.

O par Proteu-Hipocampo fornece uma ilustração dramática de que as luas são às vezes originadas pelos cometas.

Até agora descobriram-se 194 luas no sistema solar, 79 das quais em Júpiter, mas muito provavelmente ainda há muitas mais para descobrir, não só no nosso sistema solar mas também nos muitos outros sistemas que se têm descoberto.

Fonte: OAL / FCUL

OAL – Observatório Astronómico de Lisboa
25 Fev 2019

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1617: A mais pequena lua de Neptuno pode ter nascido da sua segunda maior lua

NASA

A lua mais pequena de Neptuno, a Hipocampo, parece ser um fragmento da segunda maior lua do planeta, a Proteu, sugerem astrónomos num estudo esta quinta-feira divulgado pela Agência Espacial Europeia (ESA).

Os astrónomos chegaram a esta conclusão a partir de observações com o telescópio espacial Hubble, operado pela ESA e pela agência espacial norte-americana NASA, e de dados mais antigos da sonda Voyager 2, que se aproximou de Neptuno em 1989.

Segundo o estudo, citado hoje em comunicado, a lua Hipocampo terá resultado da fragmentação da lua Proteu quando foi atingida por um cometa há mil milhões de anos, formando uma cratera na sua superfície.

“Em 1989, pensávamos que a cratera era o fim da história. Com o Hubble, sabemos agora que um pequeno pedaço de Proteu ficou para trás e que é Hipocampo”, afirmou, citado no comunicado da ESA/Hubble, o coordenador da equipa de astrónomos, Mark Showalter, do Instituto norte-americano SETI, que foi fundado pelo cosmólogo e divulgador de ciência Carl Sagan (1934-1996).

A lua Hipocampo, que terá cerca de 34 quilómetros de diâmetro, foi descoberta em 2013 e a sua órbita está muito próxima da de Proteu, lua que, de acordo com os astrónomos, teve origem num cataclismo envolvendo os satélites naturais de Neptuno, um dos ‘gigantes’ gasosos e o último planeta do Sistema Solar.

“O Hipocampo é um ponto não resolvido nas imagens do [telescópio] Hubble. Como tal, não conseguimos saber mais nada além de determinar a sua órbita e saber qual a quantidade de luz que reflete”, descreveu ao jornal Público Mark Showalter. “Supomos ainda que a sua superfície tenha a mesma cor (cinzento muito escuro) de outras luas próximas”, avançou.

SETI Institute
Comparação de tamanho das sete luas internas de Neptuno

Há mil milhões de anos, Neptuno capturou um corpo enorme da cintura de Kuiper, que, defendem os especialistas, corresponde à maior lua do planeta, Tritão.

Os resultados foram esta quinta-feira publicados na revista especializada Nature.

ZAP // Lusa

Por ZAP
21 Fevereiro, 2019

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