NOVA TEORIA DE FORMAÇÃO EXPLICA O MISTERIOSO OBJETO INTERESTELAR 'OUMUAMUA 17 de abril de 2020
Impressão de artista do asteroide interestelar 1I/2017 U1 ('Oumuamua) à medida que passava pelo Sistema Solar depois da sua descoberta em outubro de 2017. As observações de 'Oumuamua indicam que deverá ser muito alongado devido às suas dramáticas variações de brilho enquanto vagueava pelo espaço.
Crédito: ESO/M. Kornmesser
Desde a sua descoberta em 2017 que um ar de mistério envolveu o primeiro objeto interestelar conhecido a visitar o nosso Sistema Solar, um corpo alongado em forma de charuto chamado 'Oumuamua.
Como é que foi formado, e de onde veio? Um novo estudo publicado dia 13 de abril na revista Nature Astronomy fornece uma primeira resposta compreensiva a estas perguntas.
O autor principal Yun Zhang do Observatório Astronómico Nacional da Academia Chinesa de Ciências e o coautor Douglas N. C. Lin da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, usaram simulações de computador para mostrar como objetos como 'Oumuamua podem formar-se sob a influência de forças de maré, como as que são sentidas pelos oceanos da Terra. A sua teoria de formação explica todas as características invulgares de 'Oumuamua.
"Nós mostrámos que objetos interestelares semelhantes a 'Oumuamua podem ser produzidos através de uma extensa fragmentação de marés durante encontros próximos dos seus corpos parentes com as suas estrelas hospedeiras, e depois expelidos para o espaço interestelar," disse Lin, professor emérito de astronomia e astrofísica da Universidade da Califórnia em Santa Cruz.
Objeto misterioso
Descoberto no dia 19 de outubro de 2017 pelo Pan-STARRS1 (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System 1) no Hawaii, Zhang diz que 'Oumuamua é totalmente diferente de tudo no nosso Sistema Solar. A sua superfície seca, a sua forma invulgarmente alongada e o seu movimento intrigante até levaram alguns cientistas a pensar se era uma sonda alienígena.
"É realmente um objeto misterioso, mas alguns sinais, como as suas cores e a ausência de emissão de rádio, apontam para que 'Oumuamua seja um objeto natural," disse Zhang.
"O nosso objetivo é criar um cenário compreensivo, com base em princípios físicos bem entendidos, para reunir todas as pistas tentadores," disse Lin.
Os astrónomos esperavam que o primeiro objeto interestelar que detetassem fosse um corpo gelado como um cometa. Os objetos gelados como aqueles que povoam a nuvem de Oort, um reservatório de cometas nos confins do Sistema Solar, evoluem a grandes distâncias das suas estrelas hospedeiras, são ricos em voláteis e são geralmente expulsos dos seus sistemas por interações gravitacionais. São também altamente visíveis graças à sublimação de compostos voláteis, que criam a cabeleira de um cometa (ou cauda) quando aquecidos pelo Sol. A aparência seca de 'Oumuamua, no entanto, é semelhante à de corpos rochosos como os asteroides do Sistema Solar, indicando um cenário de expulsão diferente.
Outros investigadores calcularam que deve haver uma população extremamente grande de objetos interestelares como 'Oumuamua. "A descoberta de 'Oumuamua implica que a população de objetos interestelares rochosos é muito maior do que pensávamos anteriormente," disse Zhang. "Em média, cada sistema planetário deve ejetar no total cerca de cem biliões de objetos como 'Oumuamua. Precisamos de construir um cenário muito comum para produzir este tipo de objeto."
Quando um corpo mais pequeno passa muito perto de um muito maior, as forças de maré do corpo maior podem fragmentar o mais pequeno, como aconteceu com o cometa Shoemaker-Levy 9 quando se aproximou de Júpiter. Os processos de perturbação de marés podem expelir alguns detritos para o espaço interestelar, o que foi sugerido como uma possível origem para 'Oumuamua. Mas permaneceu muito incerto se esse processo podia explicar as características intrigantes de 'Oumaumua.
Simulações de computador
Zhang e Lin executaram simulações de computador de alta resolução para modelar a dinâmica estrutural de um objeto que passasse perto de uma estrela. Descobriram que se o objeto se aproximar o suficiente da estrela, ela pode rasgá-lo em fragmentos extremamente alongados que são depois expelidos para o espaço interestelar.
"A forma alongada é mais atraente quando consideramos a variação da força do material durante o encontro estelar. A proporção do eixo longo para o eixo curto pode ser ainda superior a dez para um," disse Zhang.
A modelagem térmica dos investigadores mostrou que a superfície de fragmentos resultantes desta rutura do corpo inicial derreteria a uma distância muito curta da estrela e recondensaria a distâncias maiores, formando assim uma crosta coesa que garantiria a estabilidade estrutural da forma alongada.
"A difusão de calor durante o processo de rutura de maré estelar também consome grandes quantidades de materiais voláteis, o que não apenas explica as cores da superfície de 'Oumuamua e a ausência de uma coma visível, mas também elucida a secura inferida da população interestelar," disse Zhang. "No entanto, alguns voláteis de alta temperatura de sublimação enterrados sob a superfície, como água gelada, podem permanecer em forma condensada."
As observações de 'Oumuamua não mostraram atividade cometária, e apenas a água gelada é a possível fonte de fluxo gasoso que explique o seu movimento não gravitacional. Caso 'Oumuamua fosse produzido e ejetado pelo cenário de Zhang e Lin, uma grande quantidade de água gelada residual podia ser ativada durante a sua passagem pelo Sistema Solar. O fluxo gasoso resultante provocaria acelerações que correspondem à trajetória tipo-cometa de 'Oumuamua.
"O cenário de fragmentação de marés não fornece apenas uma maneira de formar um único 'Oumuamua, como também explica a vasta população de objetos interestelares do tipo asteroide," disse Zhang.
Os cálculos dos investigadores demonstram a eficácia das forças de maré na produção deste tipo de objeto. Possíveis progenitores, incluindo cometas de longo período, discos de detritos, e até super-Terras, podem ser transformados em pedaços do tamanho de 'Oumuamua durante encontros estelares.
Este trabalho suporta estimativas de uma grande população de objetos interestelares semelhantes a 'Oumuamua. Tendo em conta que estes objetos podem passar pelos domínios das zonas habitáveis, a possibilidade de transportar matéria capaz de gerar vida (hipótese chamada "panspermia") não pode ser descartada. "Este é um campo muito novo. Estes objetos interestelares podem fornecer pistas críticas sobre como os sistemas planetários se formam e evoluem," disse Zhang.
Segundo Lin, "'Oumuamua é apenas a ponta do iceberg. Nós prevemos que muitos mais visitantes interestelares com características semelhantes sejam descobertos em futuras observações com o próximo Observatório Vera C. Rubin."
O astrónomo Matthew Knight, da Academia Naval dos EUA, colíder da equipa 'Oumuamua do Instituto Internacional de Ciências Espaciais, que não esteve envolvido no novo estudo, disse que este estudo "faz um trabalho notável ao explicar uma variedade de propriedades invulgares de 'Oumuamua com um único e coerente modelo."
"À medida que mais objetos interestelares forem descobertos nos próximos anos, será muito interessante ver se têm propriedades semelhantes às 'Oumuamua. Nesse caso, isso poderá significar que os processos descritos neste estudo são generalizados," disse Knight.
Esta ilustração mostra o processo de perturbação de marés que pode dar azo a objetos do tipo 'Oumuamua.
Crédito: NAOC/Y. Zhang
Um objeto parecido com 'Oumuamua produzido por uma simulação do cenário de perturbação de marés proposto por Zhang e Lin.
Crédito: NAOC/Y. Zhang; fundo; ESO/M. Kornmesser
