Com o auxílio do VLT (Very Large Telescope) do ESO, duas equipas de astrónomos observaram o resultado da colisão entre a sonda DART (Double Asteroid Redirection Test) da NASA e o asteroide Dimorphos. O impacto controlado foi um teste de defesa planetária, mas constituiu igualmente uma oportunidade única para aprender mais sobre a composição deste asteroide a partir do material expelido.

No dia 26 de setembro de 2022, a sonda DART colidiu com o asteroide Dimorphos num teste controlado das nossas capacidades de deflexão de asteroides. O impacto ocorreu a 11 milhões de quilómetros de distância da Terra, ou seja, suficientemente perto para que pudesse ser observado com detalhe por muitos telescópios. Os quatro telescópios de 8,2 metros do VLT do ESO, no Chile, observaram o rescaldo do impacto e os primeiros resultados destas observações foram agora publicados em dois artigos científicos.

"Os asteroides são relíquias bastante inalteradas do material que formou os planetas e as luas do nosso Sistema Solar," disse Brian Murphy, estudante de doutoramento na Universidade de Edimburgo, Reino Unido, coautor de um dos estudos agora publicados. O estudo da nuvem de material ejetado após o impacto da DART pode, por isso, ajudar-nos a compreender melhor a formação do nosso Sistema Solar. "Os impactos entre asteroides ocorrem naturalmente, no entanto nunca sabemos quando vão ocorrer," explica Cyrielle Opitom, astrónoma na Universidade de Edimburgo e autora principal de um dos artigos. "A sonda DART deu-nos realmente uma excelente oportunidade para estudar um impacto controlado, quase como se este tivesse ocorrido num laboratório."

Opitom e a sua equipa seguiram a evolução da nuvem de detritos durante um mês, fazendo uso do instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) montado no VLT. Os investigadores descobriram que a nuvem ejetada era mais azul do que o próprio asteroide antes do impacto, o que indica que a nuvem poderia ser constituída por partículas muito pequenas. Nas horas e dias que se seguiram ao impacto, foram-se desenvolvendo outras estruturas: nodos, espirais e uma longa cauda empurrada para longe pela radiação solar. As espirais e a cauda eram mais vermelhas que a nuvem original e, por isso, seriam provavelmente compostas por partículas maiores.

Esta série de imagens, obtidas com o instrumento MUSE montado no VLT do ESO, mostra a evolução da nuvem de detritos que foi ejetada quando a sonda DART da NASA colidiu com o asteroide Dimorphos. A primeira imagem foi obtida no dia 26 de setembro de 2022, mesmo antes do impacto, e a última foi tirada quase um mês depois, a 25 de outubro. Durante este período, desenvolveram-se várias estruturas: nodos, espirais e uma longa cauda empurrada para longe pela radiação solar. A seta branca que se vê em todas as imagens marca a direção do Sol. Dimorphos encontra-se em órbita de um asteroide maior chamado Didymos. A barra branca horizontal corresponde a 500 km, mas os asteroides apenas se encontram afastados de 1 km entre si, por isso não os conseguimos distinguir separadamente nestas imagens. As riscas que vemos ao fundo das imagens devem-se ao movimento aparente das estrelas de fundo durante as observações, quando o telescópio seguia o par de asteroides. Crédito: ESO/Opitom et al.

O MUSE permitiu que a equipa de Opitom separasse a luz emitida pela nuvem num padrão do tipo do arco-íris e procurasse as impressões digitais químicas dos diferentes gases. Em particular, os cientistas procuraram as assinaturas de oxigénio e de água com origem no gelo exposto pelo impacto. No entanto, não encontraram nada. "Não se espera que os asteroides contenham quantidades significativas de gelo, por isso detetar algum traço de água teria sido uma verdadeira surpresa," explica Opitom. A equipa procurou também traços do combustível da sonda DART e também não encontrou nenhum. "Sabíamos que era muito difícil," diz a investigadora, "uma vez que a quantidade de combustível que restaria nos tanques do sistema de propulsão não deveria ser muita. Adicionalmente, parte dele ter-se-ia deslocado para demasiado longe para que pudesse ser detetado pelo MUSE na altura em que começámos a observar."

Outra equipa, liderada por Stefano Bagnulo, astrónomo no Observatório e Planetário de Armagh, Reino Unido, estudou como é que o impacto da DART alterou a superfície do asteroide.

"Quando observamos objetos do Sistema Solar, estamos a observar a luz solar que é dispersada pelas suas superfícies ou pelas suas atmosferas e que se encontra parcialmente polarizada," explica Bagnulo. Isto significa que as ondas de luz oscilam ao longo de uma direção privilegiada e não aleatória. "Ao seguirmos como é que a polarização varia com a orientação do asteroide relativamente a nós e ao Sol, podemos revelar a estrutura e a composição da sua superfície."

Bagnulo e colegas usaram o instrumento FORS2 (FOcal Reducer/low dispersion Spectrograph 2), montado no VLT, para monitorizar o asteroide e descobriram que o nível de polarização diminuiu de repente após o impacto. Ao mesmo tempo, o brilho total do sistema aumentou. Uma explicação possível é que o impacto terá exposto material mais prístino existente no interior do asteroide. "Talvez o material escavado pelo impacto seja intrinsecamente mais brilhante e menos polarizante que o material que se encontra à sua superfície, uma vez que nunca esteve exposto ao vento e à radiação solares," disse Bagnulo.

Outra possibilidade é que o impacto terá destruído partículas na superfície do asteroide, ejetando assim partículas mais pequenas na nuvem de detritos. "Sabemos que, sob certas condições, os fragmentos mais pequenos são mais eficientes a refletir a luz e menos eficientes a polarizá-la," explica Zuri Gray, estudante de doutoramento na Universidade e Planetário de Armagh.

Os estudos levados a cabo pelas equipas lideradas por Bagnulo e Opitom mostram bem o potencial do VLT quando os seus diferentes instrumentos trabalham em conjunto. Na realidade, para além do MUSE e do FORS2, o resultado do impacto foi ainda observado com dois outros instrumentos do VLT, estando esses dados a ser analisados. "Este trabalho tirou partido de uma oportunidade única, o envio de uma sonda da NASA que chocou com um asteroide," conclui Opitom, "e, por isso, não pode ser repetida por nenhuma infraestrutura futura. Este facto torna os dados obtidos com o VLT na altura e no seguimento do impacto extremamente preciosos no que concerne a uma melhor compreensão da natureza dos asteroides."

// ESO (comunicado de imprensa)
// Artigo científico - Bagnulo et al. (The Astrophysical Journal Letters)
// Artigo científico - Bagnulo et al. (PDF)
// Artigo científico - Opitom et al. (Astronomy & Astrophysics)
// Artigo científico - Opitom et al. (PDF)

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Didymos e Dimorphos:
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