A Telescópio Espacial James Webb da NASA Revela Características Antigas dos Objetos Transnetunianos (OTNs)

Caros leitores e leitoras do BS!

 

Credito: Space Daily

Ilustrativo.

No dia 16/02, o portal Space Daily noticiou que o Telescópio Espacial James Webb (JWST) da NASA vem revelando as características antigas dos Objetos Transnetunianos.

 

Segundo a nota do portal, objetos Transnetunianos (OTNs) são um grupo diversificado de corpos gelados que orbitam além de Netuno, variando em tamanho desde planetas anões como Plutão e Éris, com diâmetros de aproximadamente 2.400 km, até objetos muito menores como Arrokoth, com apenas algumas dezenas de quilômetros. Teorizados pela primeira vez por Kenneth Edgeworth e Gerard Kuiper na década de 1950, esses objetos celestes residem no que é agora conhecido como o Cinturão de Kuiper e são, às vezes, chamados de Objetos do Cinturão de Kuiper (OCBs).

 

A variedade de órbitas dos OTNs oferece valiosas informações sobre a evolução inicial do sistema solar, particularmente sobre a migração para fora de Urano e Netuno. No entanto, é o Telescópio Espacial James Webb da NASA (Webb) que avançou significativamente nossa compreensão, examinando as composições superficiais desses objetos distantes. Bryan Holler e John Stansberry do Space Telescope Science Institute (STScI) em Baltimore destacam como o Webb está revolucionando nosso conhecimento sobre os OTNs.

 

Plutão foi o primeiro OTN identificado, descoberto em 1930 por Clyde Tombaugh no Observatório Lowell. O segundo OTN, 1992 QB1 (agora nomeado Albion), só foi descoberto em 1992 por Dave Jewitt e Jane Luu. Desde então, mais de 5.000 OTNs foram catalogados. Suas órbitas preservam um registro histórico de como os planetas gigantes do sistema solar inicial — Júpiter, Saturno, Urano e Netuno — evoluíram. Modelos computacionais sugerem que Urano e Netuno, durante sua migração, deslocaram muitos OTNs enquanto aprisionavam outros em suas órbitas atuais.

 

As órbitas dos OTNs atuais são categorizadas com base em suas distâncias do Sol, excentricidade (elongação) e inclinação (inclinação relativa ao plano das órbitas planetárias). De particular importância são os objetos "clássicos frios", que têm excentricidades e inclinações baixas, sugerindo que permaneceram em suas órbitas primordiais. Esses OTNs são considerados remanescentes intocados do sistema solar primitivo, e Arrokoth, estudado de perto pela missão New Horizons em 2019, é um exemplo perfeito.

 

Para os OTNs que experimentaram perturbações orbitais durante as migrações planetárias, determinar seus locais de formação originais é um desafio. No entanto, analisar suas composições superficiais oferece pistas sobre a composição do sistema solar primitivo. Esses objetos distantes, com temperaturas abaixo de -173°C, mantêm as assinaturas químicas do disco protoplanetário original. O grande espelho primário e os instrumentos avançados do Webb, particularmente o Espectrógrafo de Infravermelho Próximo (NIRSpec), fornecem uma visão sem precedentes das composições dos OTNs.

 

O NIRSpec do Webb captura espectros dispersando a luz em comprimentos de onda de 1 a 5 micrômetros, revelando a composição molecular dos objetos observados. Devido à sua formação no frio exterior do sistema solar, os OTNs deveriam exibir composições superficiais dominadas por ices voláteis como água (H2O), dióxido de carbono (CO2), nitrogênio (N2) e metano (CH4). Com o tempo, a radiação solar e cósmica transformou esses materiais em hidrocarbonetos complexos, como metanol (CH3OH), acetileno (C2H2) e etano (C2H6). As observações do Webb confirmaram essas expectativas, revelando também variações inesperadas na composição.

 

Durante seus primeiros dois anos de operação, o Webb obteve espectros de alta resolução para mais de 75 OTNs, incluindo quase 60 objetos examinados no programa de Grande Ciclo 1 "DiSCo-TNOs" (ID do programa #2418, PI: Noemi Pinilla-Alonso). Esse conjunto de dados levou à descoberta de três classificações espectrais distintas, um desenvolvimento totalmente inesperado. As classificações, baseadas nas características espectrais na faixa de 2,5 a 4 micrômetros, incluem:

 

* Espectros tipo "bowl" (tigela), caracterizados por características dominantes de absorção de gelo de água, gelo de dióxido de carbono e poeira rica em silicato.

 

* Espectros tipo "double-dip" (dupla cavidade), contendo moléculas orgânicas complexas, gelo de dióxido de carbono e monóxido de carbono, com picos de reflectância pronunciados na banda de 4,27 micrômetros – nunca observados fora das condições de laboratório.

 

* Espectros tipo "cliff" (falésia), exibindo orgânicos ainda mais complexos, altas concentrações de dióxido de carbono e assinaturas de metanol (CH3OH).

 

Esses tipos espectrais também se correlacionam com a cor da luz visível dos OTNs, sendo os "bowl" os menos vermelhos, os "double-dip" apresentando vermelhidão intermediária e os "cliff" os mais vermelhos. Os pesquisadores hipotetizam que essas diferenças decorrem das temperaturas de formação, com os OTNs tipo Bowl se formando mais próximos ao Sol, onde o calor expeliu os ices voláteis, enquanto os objetos Double-dip e Cliff se formaram em regiões mais frias, preservando esses compostos. Notavelmente, todos os OTNs em órbitas clássicas frias e estáveis se enquadram na categoria Cliff, enquanto os OTNs dinamicamente dispersos exibem os três tipos, apoiando a teoria de que a migração planetária redistribuiu esses objetos.

 

Olhando para o futuro, o Webb continuará com observações extensivas de OTNs. No seu terceiro ciclo de pesquisa, investigará satélites de OTNs, realizará análises espectrais de OTNs extremos que se aventuram no espaço interestelar e revisitará objetos previamente estudados para obter uma compreensão mais profunda. Programas adicionais explorarão sistemas binários de OTNs para descobrir se suas luas se formaram por colisões ou interações gravitacionais.

 

A cada nova observação, o Webb aprimora nossa compreensão do sistema solar exterior, oferecendo pistas valiosas sobre a formação e evolução do sistema solar primitivo. Os próximos anos prometem ainda mais revelações sobre esses objetos distantes e antigos.

 

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