Pela primeira vez, os cientistas utilizaram a capacidade conjunta dos telescópios espaciais Hubble e James Webb para estudar alguns dos corpos mais distantes do nosso Sistema Solar, os objetos transneptunianos (OTNs). Alguns destes são os mais pequenos e mais ténues alguma vez observados diretamente. Os investigadores descobriram, de forma inesperada, que havia menos OTNs pequenos do que esperavam e que as cores destes corpos seguiam as mesmas relações que as dos seus familiares de maiores dimensões.

Estes objetos são, tipicamente, corpos pequenos, pouco luminosos e gelados que orbitam o Sol para lá da órbita de Neptuno. A maioria é mais de 100 milhões de vezes menos brilhante do que os objetos visíveis a olho nu. Em dois artigos científicos complementares publicados terça-feira na revista The Astronomical Journal, as equipas analisaram a cor, a composição e a distribuição de tamanhos de 27 OTNs recém-descobertos, minúsculos e pouco luminosos.

Esta classe de pequenos corpos oferece a melhor visão de uma fase inicial da formação planetária, quando um disco de poeira e seixos em órbita do Sol se aglutinou em "planetesimais" do tamanho de uma cidade - os blocos de construção sólidos que se agrupam para formar planetas - mas que ainda não se tinha fundido em mundos de pleno direito. Para lá de Neptuno, esta segunda fase nunca ocorreu, deixando para trás uma população congelada de planetesimais.

No mais abrangente levantamento de OTNs até à data, equipas lideradas por doutorandos da Universidade de Vitória, no Canadá - sob a orientação do Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá - e da Universidade do Norte do Arizona, em Flagstaff, examinaram uma área do céu em simultâneo com o Hubble, observando a luz visível dos OTNs, e com o Webb, observando a sua luz infravermelha. A equipa de investigadores mediu as cores dos objetos - que são como uma impressão digital da composição da superfície -, bem como os seus tamanhos e determinou as suas órbitas.

Nas observações coordenadas, as equipas estudaram dois tipos diferentes de OTNs. O primeiro, os OTNs dinamicamente "frios", encontram-se nas suas órbitas originais, relativamente circulares, em torno do Sol, no plano do Sistema Solar. O segundo tipo, os OTNs dinamicamente "quentes", formaram-se entre as localizações atuais de Úrano e Neptuno, mas foram empurrados para fora, para onde se encontram hoje, quando os gigantes gasosos exteriores migraram no início da história do Sistema Solar. Atualmente, encontram-se em órbitas altamente elípticas e movem-se para dentro e para fora do plano do nosso Sistema Solar.

Antes destas observações, os astrónomos pensavam que os pequenos OTNs, tanto das populações quentes como das frias, teriam sofrido muitas colisões, alterando as suas superfícies em comparação com os OTNs maiores. Mas não foi isso que as observações revelaram. Em vez disso, os corpos pequenos parecem-se com os seus homólogos maiores. Isto sugere que as colisões não estão a alterar significativamente as superfícies - talvez porque ocorrem menos colisões do que o esperado, ou porque os OTNs, de alguma forma, mantêm as suas composições primordiais, anteriores às colisões. As equipas continuam a tentar desvendar este mistério.

"Poderíamos imaginar um cenário em que as colisões e a fragmentação alterassem a composição da superfície, e então veríamos uma cor de superfície diferente nos OTNs minúsculos em comparação com os seus irmãos maiores. Por isso, é realmente fascinante ver que os objetos mais pequenos estão, de alguma forma, a 'lembrar-se' e a preservar a história de como foram formados", afirmou Anastasia Morgan, doutoranda da Universidade do Norte do Arizona, que liderou o estudo sobre cor e composição.

"Estes OTNs dinamicamente 'quentes' mantêm uma assinatura do local onde nasceram, apesar de as suas órbitas terem sido alteradas desde então", afirmou o coautor David Trilling, da Universidade do Norte do Arizona.

Tanto a população "quente" como a "fria" parecem manter as cores que tinham quando se formaram, com poucas alterações desde o nascimento do Sistema Solar.

Os dados do Webb também permitiram aos investigadores medir o número de objetos de cada tamanho. Descobriram que as distribuições globais de tamanho para ambas as populações eram surpreendentemente semelhantes.

"É muito interessante que o processo de formação de planetesimais acabe por produzir a mesma distribuição de tamanhos tanto para a população fria como para a quente, apesar de se formarem em regiões diferentes do Sistema Solar primitivo. O processo parece ser insensível às condições do disco, produzindo planetesimais de tamanhos semelhantes, quer o disco seja quente ou frio, denso ou esparso", afirmou Marielle Eduardo, doutoranda da Universidade de Vitória, que liderou o estudo sobre a distribuição de tamanhos.

Os investigadores também encontraram menos destes corpos muito pequenos do que esperavam, com base em alguns modelos de formação planetária. O Webb descobriu 27 novos OTNs notavelmente pouco luminosos, um deles tão fraco que equivale a estar na Terra e a ver um pequeno enxame de pirilampos na Lua. O mais pequeno que observaram tem um diâmetro de cerca de 5 quilómetros, o que é cerca de cinco vezes menor do que o que é possível detetar com os telescópios terrestres mais sensíveis.

Este projeto não teria sido possível sem a colaboração entre o Hubble e o Webb na deteção e caracterização destes OTNs. Graças à sensibilidade do Hubble no visível e à do Webb no infravermelho, os telescópios espaciais fornecem mais informações do que qualquer um deles conseguiria por si só.

// NASA (comunicado de imprensa)
// Universidade do Norte do Arizona (comunicado de imprensa)
// Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (comunicado de imprensa)
// Artigo científico #1 (The Astronomical Journal)
// Artigo científico #2 (The Astronomical Journal)

Quer saber mais?

Objetos transneptunianos (OTNs):
Wikipedia

Telescópio Espacial Hubble:
Hubble, NASA 
ESA
STScI
Base de dados do Arquivo Mikulski para Telescópios Espaciais
Arquivo de Ciências do eHST
Wikipedia
Programa OPAL

JWST (Telescópio Espacial James Webb):
NASA
STScI
ESA
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