A ilustração de um artista dos asteróides binários Pátroclo (centro) e Menoetius. Crédito da imagem: W.M. Observatório Keck. Clique para ampliar
Um par de cometas gelados semelhantes às bolas de neve sujas circulando fora da órbita de Netuno foi encontrado à sombra de Júpiter.
Astrônomos da Universidade da Califórnia, Berkeley, trabalhando com colegas da França e do Telescópio Keck, no Havaí, calcularam a densidade de um sistema de asteróide binário conhecido que compartilha a órbita de Júpiter e concluíram que Pátroclo e seu companheiro provavelmente são compostos principalmente de água gelo coberto por uma pátina de terra.
Como se pensa que bolas de neve sujas se formaram nos confins do sistema solar, das quais são ocasionalmente deslocadas e acabam girando mais perto do sol como cometas, a equipe sugere que o asteróide provavelmente se formou longe do sol. Provavelmente foi capturado em um dos pontos de Tróia de Júpiter - dois redemoinhos onde os detritos se acumulam na órbita de Júpiter - durante um período em que o sistema solar interior foi intensamente bombardeado por cometas, cerca de 650 milhões de anos após a formação do sistema solar.
Se confirmado, isso pode significar que muitos ou a maioria dos provavelmente milhares de asteróides Troianos de Júpiter são bolas de neve sujas que se originaram muito mais longe do sol e ao mesmo tempo que os objetos que ocupam o Cinturão de Kuiper.
"Suspeitamos que os Trojans sejam pequenos objetos do Cinturão de Kuiper", disse o líder do estudo Franck Marchis, astrônomo pesquisador da UC Berkeley.
Marchis e colegas do Institut de M? Bf? Canique C ?? bf? Leste et Calcula d '?? bf? Ph ?? bf? M ?? bf? Passeios (IMCCE) no Observatoire de Paris e no WM O Observatório Keck relata suas descobertas na edição de 2 de fevereiro da revista Nature.
A conclusão da equipe adiciona suporte a uma hipótese recente sobre a evolução das órbitas dos maiores planetas do nosso sistema solar, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno, apresentada por um grupo de pesquisadores liderados por Alessandro Morbidelli, astrônomo teórico do Conseil National de Laboratório de Pesquisa Científica do Observatório da Costa Azul, Nice, França.
Diagrama do asteróide 617 Pátroclo e seu companheiro no sistema solar
Em um artigo da Nature no ano passado, Morbidelli e colegas propuseram que os cometas gelados seriam capturados nos pontos de Tróia de Júpiter durante o início da história do sistema solar. De acordo com o cenário, durante os primeiros cem milhões de anos após o nascimento do sistema solar, os grandes planetas de gás orbitaram mais perto do sol, envoltos em uma nuvem de bilhões de grandes asteróides chamados planetesimais, talvez 100 quilômetros (62 milhas) em diâmetro ou menos. As interações com esses planetesimais fizeram com que os grandes planetas gasosos migrassem para fora até cerca de 3,9 bilhões de anos atrás, quando Júpiter e Saturno entraram em órbitas ressonantes e começaram a jogar os planetesimais em volta como confetes, alguns deles deixando o sistema solar para sempre.
A maior parte dos planetesimais restantes se estabeleceu em órbitas além de Netuno - hoje, o Cinturão de Kuiper e a fonte de cometas de curto período -, mas um pequeno número foi capturado nos turbilhões de Troia dos planetas gigantes, em particular Júpiter.
"É a primeira vez que alguém determina diretamente a densidade de um asteroide Trojan e apóia o novo cenário proposto por Morbidelli", disse o coautor Daniel Hestroffer, astrônomo do IMCEE. “Esses asteróides teriam sido capturados nos pontos de Tróia em um momento em que os planetas rochosos ainda estavam se formando, e essa perturbação dos planetesimais cerca de 650 milhões de anos após o nascimento do sistema solar poderia ter criado o bombardeio tardio da lua e de Marte. . ”
Embora Marchis se refira ao cenário como "uma boa história", ele admite que mais trabalho precisa ser feito para dar suporte a ele.
"Precisamos descobrir mais cavalos de Tróia binários e observá-los para ver se a baixa densidade é uma característica de todos os cavalos de Tróia", disse ele.
Os asteróides de Tróia são aqueles capturados nos chamados pontos Lagrange da órbita de Júpiter, localizados à mesma distância de Júpiter e Júpiter do sol - 5 unidades astronômicas, ou 465 milhões de milhas. Esses pontos, um à frente e outro à frente de Júpiter, são lugares onde a atração gravitacional do sol e Júpiter são equilibrados, permitindo que os detritos se acumulem como coelhos de poeira no canto de uma sala. Centenas de asteróides foram descobertos nos pontos inicial (L4) e posterior (L5), cada um orbitando em torno desse ponto como se estivesse em um redemoinho.
O asteróide 617 Pátroclo, originalmente descoberto em L5 e nomeado em 1906, foi encontrado com um companheiro em 2001, e até agora é o único binário Trojan conhecido. Os descobridores não foram capazes de estimar a órbita dos componentes porque tinham poucas observações.
Marchis e seus colegas, como experientes caçadores de asteróides, descobriram em agosto deste ano o primeiro sistema triplo de asteróides, 87 Sylvia, muito mais próximo do sol no principal cinturão de asteróides entre Marte e Júpiter, e usaram um poderoso telescópio de 8 metros do sul da Europa. Very Large Telescope do Observatório no Chile para estudar os três objetos. Eles foram capazes de mapear as órbitas dos asteróides para estimar a densidade de Sylvia, a partir da qual concluíram que é uma pilha de escombros de rochas frouxamente compactadas.
A equipe francesa e americana tentou a mesma técnica com o Pátroclo muito mais distante, empregando dados de imagem do Sistema Star Laser Guide Keck II no Observatório W. Keck em Mauna Kea, que produz uma resolução nítida impossível com qualquer outro telescópio terrestre .
"Antes, só podíamos olhar objetos perto de uma estrela de referência brilhante, limitando o uso de óptica adaptativa a uma pequena porcentagem dos céus", disse Marchis. "Agora, podemos usar óptica adaptativa para ver quase qualquer ponto do céu."
O sistema de estrela guia a laser usa um feixe de laser para excitar átomos de sódio em um pequeno ponto na atmosfera superior. Essa “estrela” artificial é usada para medir a turbulência atmosférica, que é removida pelos espelhos móveis do sistema de óptica adaptativa Keck.
Com o sistema fornecendo uma resolução incomparável de 58 miliarsegundos, a equipe Keck fez cinco observações no infravermelho entre novembro de 2004 e julho de 2005. Marchis e seus colegas determinaram que a densidade de Pátroclo e seu companheiro, que são do mesmo tamanho e circulam em torno de seu O centro de massa a cada 4,3 dias, a uma distância de 680 quilômetros (423 milhas), era muito baixo: 0,8 gramas por centímetro cúbico, cerca de um terço do que as rochas e a luz suficiente para flutuar na água. Assumindo uma composição rochosa semelhante à das luas de Júpiter, Calisto e Ganimedes, os componentes do sistema teriam que ser muito frouxos - cerca de meio espaço vazio, uma característica interna que não é esperada para um sistema binário do mesmo tamanho, concluíram os pesquisadores .
A equipe sugere uma composição mais razoável de gelo de água com apenas 15% de espaço aberto, o que torna esses objetos semelhantes aos cometas e pequenos objetos do Cinturão de Kuiper, que foram determinados como tendo densidades menores que a água.
Marchis suspeita que o sistema binário se formou quando um único asteróide grande foi dilacerado pelo cabo gravitacional de Júpiter.
"O sistema Pátroclo exibe características semelhantes aos asteróides binários próximos à Terra, que se acredita terem se formado durante um encontro com um planeta terrestre pela divisão das marés", disse ele. "No caso de um asteróide Trojan, é somente quando o trabalho de nossos colaboradores foi publicado recentemente que poderíamos sugerir que esse encontro foi com Júpiter".
Como na Ilíada de Homero, Pátroclo era o companheiro de Aquiles e um herói da Guerra de Troia, Aquiles teria sido um nome apropriado para um dos dois asteróides, que são aproximadamente do mesmo tamanho. No entanto, outro asteróide já tem o nome de Aquiles, então Marchis e seus colaboradores propuseram nomear o menor membro do sistema binário Menoetius, em homenagem ao pai de Pátroclo. O Comitê para Nomes de Pequenos Órgãos da União Astronômica Internacional aceitou o nome provisoriamente. O asteróide designado Menoetius tem cerca de 112 quilômetros (70 milhas) de diâmetro, enquanto Pátroclo tem cerca de 122 quilômetros (76 milhas) de largura.
Além de Marchis, a equipe incluiu o professor de astronomia Imke de Pater e o pós-doutorado Michael H. Wong, da UC Berkeley; Daniel Hestroffer, Pascal Descamps, Berthier e Frébf Vachier, do Institut de Màfique canique C? Bf? Leste e de Cálculos des? bf? ph ?? bf? m ?? bf? passeios (IMCCE); e Antonin Bouchez, Randall Campbell, Jason Chin, Marcos van Dam, Scott Hartman, Erik Johansson, Robert Lafon, David Le Mignant, Paul Stomski, Doug Summers e Peter Wizinovich do Observatório W. Keck.
O projeto foi apoiado por doações da National Science Foundation, através do Centro de Ciência e Tecnologia para Ótica Adaptativa e pela Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço. A maioria dos dados foi obtida no Observatório W. Keck, que é operado como uma parceria científica entre o Instituto de Tecnologia da Califórnia, a Universidade da Califórnia e a NASA, com observações adicionais obtidas no Observatório de Gemini, operado pela Associação de Universidades de Pesquisa em Astronomy, Inc., sob um acordo de cooperação com a NSF em nome da parceria Gemini.
Fonte original: Comunicado de imprensa da UC Berkeley
