Hubble e Webb encontraram vestígios da história inicial do Sistema Solar em objetos além de Neptuno

• Hubble e Webb observaram em conjunto uma região do céu e ajudaram a descobrir 27 objetos transneptunianos até então desconhecidos.
• Os objetos pequenos conservaram padrões de cor semelhantes aos dos corpos maiores, contrariando as expectativas de uma forte influência das colisões.
• As distribuições de tamanho das populações fria e quente revelaram-se semelhantes, mas ainda não se sabe explicar essa semelhança nem a preservação das superfícies.

O que os telescópios descobriram para lá da órbita de Neptuno

Os telescópios Hubble e James Webb ajudaram os astrónomos a estudar pequenos corpos para lá da órbita de Neptuno e a descobrir 27 objetos transneptunianos até então desconhecidos. A análise conjunta trouxe não só novas informações sobre os tamanhos e as cores destes distantes corpos gelados, mas também um resultado inesperado: havia menos objetos pequenos do que previam algumas teorias. Ao mesmo tempo, as suas características de cor eram semelhantes às dos corpos maiores nas mesmas regiões.

Os objetos transneptunianos são importantes para o estudo do início da história do Sistema Solar, uma vez que muitos deles não se transformaram em planetas propriamente ditos e conservaram-se como pequenos corpos. No estudo, são considerados restos do material a partir do qual os planetas se formaram. As suas superfícies podem guardar informações sobre as condições em que se originaram e as alterações posteriores. É difícil observá-los: estes objetos brilham mais de cem milhões de vezes menos do que os corpos visíveis a olho nu.

Os resultados são apresentados em dois estudos publicados no The Astronomical Journal. Os trabalhos abordam as dimensões, a composição e a história antiga dos objetos recém-identificados. As equipas de investigação, lideradas por doutorandos da Universidade de Victoria, no Canadá, e da Universidade do Norte do Arizona, realizaram o levantamento mais profundo de objetos transneptunianos até então. A equipa de Victoria trabalhou sob a orientação do Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá.

Como é feito o estudo de corpos gelados distantes

Os dois telescópios espaciais observaram simultaneamente a mesma região do céu, mas recolheram diferentes tipos de luz. O Hubble registou a luz visível, enquanto o Webb registou a luz infravermelha. A comparação dos dados permitiu aos astrónomos estudar as cores dos objetos, estimar as suas dimensões e determinar características do seu movimento em torno do Sol. Foi precisamente a combinação dos dois tipos de observação que ajudou a estudar corpos ténues, difíceis de detetar e analisar usando apenas um método.

As cores dão pistas aos investigadores sobre a composição química da superfície e ajudam a distinguir a possível história dos objetos. Neste estudo, a sua importância é comparada à das impressões digitais: permitem inferir as propriedades individuais de um corpo. No entanto, a cor, por si só, não dá uma resposta definitiva sobre o que aconteceu à superfície. Por isso, foi comparada com as dimensões e as características orbitais, para identificar padrões gerais entre objetos distantes.

Os investigadores dividiram os objetos transneptunianos em populações dinamicamente «frias» e «quentes». Estes nomes não descrevem a temperatura, mas as características das órbitas. Os corpos frios movem-se em trajetórias relativamente circulares e permanecem próximos do plano em que orbitam a maioria dos planetas. Os objetos quentes, pelo contrário, têm órbitas mais alongadas e deslocam-se acima e abaixo do plano principal do Sistema Solar.

Duas populações com histórias orbitais diferentes

Segundo a descrição do estudo, os objetos transnetunianos frios permaneceram, em sua maioria, nas regiões onde se formaram. Suas órbitas são relativamente tranquilas e pouco alongadas, e seu movimento continua próximo ao plano comum das órbitas planetárias. Isso os torna importantes para comparação com corpos cujas trajetórias mudaram significativamente. As observações mostraram que até os menores representantes da população fria mantêm características de cor semelhantes às dos objetos maiores.

Os objetos quentes têm uma história presumida diferente: formaram-se entre as órbitas atuais de Urano e Netuno e, depois, foram dispersos para regiões mais distantes, à medida que os planetas gigantes mudavam de posição no início da história do Sistema Solar. Agora, suas órbitas são mais alongadas, e suas trajetórias passam tanto acima quanto abaixo do plano principal dos planetas. Apesar desse passado dinâmico, os padrões de cor dessa população também estão relacionados às condições de formação.

A semelhança das características de cor dos objetos quentes e frios é especialmente notável tendo em conta as diferenças na sua história orbital. Os corpos quentes sofreram uma reorganização das suas trajetórias, enquanto os frios permaneceram, em grande medida, perto dos seus locais de origem. Ainda assim, ambos os grupos apresentam correlações de cor que os investigadores consideram vestígios da sua origem. As observações indicam que estas características sofreram menos alterações do que seria de esperar ao longo da existência do Sistema Solar.

Resultados inesperados e questões em aberto

Antes de obterem os dados, os cientistas supunham que os pequenos corpos transneptunianos deveriam ter sido especialmente afetados por colisões repetidas ao longo de milhares de milhões de anos. Os impactos poderiam fragmentar os objetos, expor material fresco e, assim, alterar a composição e a cor da superfície. No entanto, os novos objetos apresentaram relações de cor comuns semelhantes às observadas em corpos maiores. Isto não corresponde à expectativa simplista de que os corpos pequenos deveriam necessariamente ter um aspeto diferente devido às colisões frequentes.

Por enquanto, continuam a existir pelo menos duas explicações possíveis. Os objetos podem ter sofrido menos colisões do que os astrónomos supunham, ou as suas superfícies podem ser capazes de preservar a composição original mesmo após impactos. Os dados ainda não permitem escolher entre estas hipóteses. Anastasia Morgan, doutoranda na Universidade do Norte do Arizona, que liderou o estudo das cores e da composição, observou que os corpos pequenos parecem preservar a história da sua formação. O coautor David Trilling salientou que os objetos quentes apresentam sinais do local onde nasceram, apesar das mudanças nas órbitas.

Os dados do Webb acrescentaram ainda outro resultado: as distribuições de tamanhos dos objetos das populações quente e fria revelaram-se surpreendentemente semelhantes. Isto é especialmente interessante porque, segundo o estudo, os grupos se formaram em regiões diferentes do Sistema Solar primitivo. A semelhança pode significar que os processos de formação de planetesimais ocorreram de maneira semelhante em condições diferentes. Mas as observações ainda não explicam por que razão as distribuições coincidem, como exatamente as superfícies se preservam nem com que frequência ocorreram colisões.

Fonte: ScienceDaily