Encontros próximos do tipo estelar

Os movimentos de mais de 300.000 estrelas estudadas pelo satélite Gaia da ESA revelam que encontros próximos raros com o nosso Sol podem perturbar a nuvem de cometas nos confins do nosso Sistema Solar, enviando alguns na direção da Terra no futuro distante.

© ESA (cometas esperando por um encontro estelar)

À medida que o Sistema Solar se move através da Galáxia, e à medida que outras estrelas se movem nas suas órbitas, os "encontros próximos" são inevitáveis, embora "próximo" ainda signifique muitos trilhões de quilômetros.

Uma estrela, dependendo da sua massa e velocidade, precisaria chegar até cerca de 60 trilhões de quilômetros antes de começar a ter um efeito no distante reservatório de cometas do Sistema Solar, a Nuvem de Oort, que estende-se até 15 trilhões de quilôetros do Sol, cerca de 100.000 vezes a distância Terra-Sol.

Em comparação, o planeta mais distante, Netuno, orbita a uma distância média de aproximadamente 4,5 bilhões de quilômetros, ou 30 vezes a distância Terra-Sol.

A influência gravitacional das estrelas que passam perto da Nuvem de Oort pode perturbar os percursos dos cometas que aí residem, expelindo-os para órbitas que os aproximam do Sistema Solar interior.

Embora se pense que estas perturbações sejam responsáveis por alguns dos cometas que aparecem nos nossos céus a cada cem a mil anos, também têm o potencial de colocar cometas numa rota de colisão com a Terra ou com os outros planetas.

Compreender as movimentações passadas e futuras das estrelas é um objetivo fundamental do Gaia, pois recolhe dados precisos sobre posições e movimentos estelares ao longo da sua missão de cinco anos. Após 14 meses, o primeiro catálogo de mais de um bilhão de estrelas foi divulgado recentemente, que incluiu as distâncias e movimentos, em todo o céu, de mais de dois milhões de estrelas.

Ao combinar os novos resultados com informações existentes, os astrônomos começaram uma pesquisa detalhada de estrelas que passavam perto do nosso Sol.

Até agora, os movimentos de mais de 300.000 estrelas, em relação ao Sol, foram traçados através da Via Láctea e a sua aproximação máxima foi determinada até cinco milhões de anos no passado e futuro.

Destas, descobriu-se que 97 vão passar até 150 trilhões de quilômetros, enquanto 16 chegam a 60 trilhões de quilômetros.

Embora estes 16 encontros sejam considerados razoavelmente próximos, destaca-se um encontro particularmente próximo, o da estrela Gliese 710, daqui a 1,3 milhões de anos. Prevê-se que passe a apenas cerca de 2,3 trilhões de quilômetros (aproximadamente 16.000 vezes a distância Terra-Sol), bem dentro da Nuvem de Oort.

A estrela já está bem documentada e, graças aos dados do Gaia, a distância estimada do encontro foi recentemente atualizada. Anteriormente, havia um grau de certeza de 90% que passaria entre 3,1 e 13,6 trilhões de quilômetros. Agora, os dados mais precisos sugerem que passará entre 1,5 e 3,2 trilhões de quilômetros, sendo 2,3 trilhões de quilômetros a distância mais provável.

Além disso, embora Gliese 710 tenha uma massa correspondente a 60% da massa do Sol, viaja muito mais devagar que a maioria das estrelas: quase 50.000 km/h na maior aproximação, em comparação com a média de 100.000 km/h.

A velocidade da passagem significa que terá muito mais tempo para exercer a sua influência gravitacional sobre os corpos da Nuvem de Oort, potencialmente enviando enxames de cometas na direção do Sistema Solar.

Apesar da sua velocidade mais lenta, durante sua aproximação máxima, ainda aparecerá como o objeto mais brilhante e veloz do céu noturno.

Igualmente importante, o estudo mais recente usou as medições do Gaia para fazer uma estimativa geral da frequência de encontros estelares, levando em consideração incertezas como estrelas que podem não ter sido observadas no catálogo existente.

Para 5 milhões de anos no passado e no futuro, a frequência global de encontros está estimada em aproximadamente 550 estrelas por cada milhão de anos, chegando até 150 trilhões de quilômetros, das quais cerca de 20 alcançam uma distância de 30 trilhões de quilômetros.

Isto equivale, aproximadamente, a um potencial encontro "próximo" a cada mais ou menos 50.000 anos. É importante realçar que não é garantida a perturbação de cometas pela estrela, de modo a entrarem nas regiões internas do Sistema Solar e, caso isso aconteça, que a Terra esteja na "linha de fogo".

Estas estimativas serão refinadas com os lançamentos futuros dos dados do Gaia. O segundo ocorrerá em abril de 2018, contendo a informação de aproximadamente 20 vezes o número de estrelas do primeiro catálogo, e também de estrelas muito mais distantes, permitindo a reconstrução até 25 milhões de anos no passado e no futuro.

Fonte: ESA

A visita de um novo cometa

Uma nova descoberta de cometa ocorreu este mês.

© iTelescope/Rolando Ligustri (cometa O1 ASAS-SN)

A surpresa no céu é o cometa C/2017 O1 (ASAS-SN), um cometa de longo período que está visitando o Sistema Solar interno. Quando foi descoberto em 19 de julho de 2017 pelo sistema All Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN), o cometa C/2017 O1 estava com fraca magnitude +15,3 na constelação Cetus. Em apenas alguns dias, no entanto, o cometa subiu cem vezes em brilho até a magnitude +10, e deveria estar no momento no alcance de binóculos. Espera-se que o cometa chegue em torno de uma magnitude de +8 em outubro, quando transita do hemisfério sul para o norte.

A ASAS-SN é uma pesquisa automatizada para caçar supernovas em ambos os hemisférios, com instrumentos baseados em Haleakala no Havaí e Cerro Tololo no Chile. Embora a pesquisa atinja as supernovas, na ocasião também levanta outros fenômenos astronômicos interessantes. Esta é a primeira descoberta de cometa para a equipe ASAS-SN, à medida que se juntam às fileiras de PanSTARRS, LINEAR e outros prolíficos caçadores de cometas robóticos.

Evocar o próprio nome "ASAS-SN" parece ter desencadeado também uma controvérsia menor, uma vez que a União Astronômica Internacional (IAU) recusou nomear o cometa após a pesquisa, listando-o simplesmente como "C/2017 O1". O motivo é que "ASAS-SN" pode evidenciar a palavra "Assassino". Por outro lado, simplesmente continuaremos nos referindo ao cometa como "O1 ASAS-SN" como um reconhecimento do esforço da equipe e sua ótima descoberta.

Em uma órbita parabólica de longo período, provavelmente medido em milhões de anos, o O1 ASAS-SN tem uma órbita inclinada em 40 graus em relação à eclíptica e atinge o periélio com 1,5 UA do Sol, apenas além da órbita de Marte, em 14 de outubro, e fica mais próximo da Terra quatro noites depois, a uma distância de 108 milhões de quilômetros. É provavelmente a primeira passagem do deste cometa através do Sistema Solar interno.

Atualmente localizado na constelação Eridanus, ele caminhará para o norte através de Taurus e Perseus nos próximos meses, pois começa a longa subida para o polo celestial norte. Em meados de outubro, o cometa O1 ASAS-SN deslocará um grau por dia através da constelação Camelopardalis.

Na ocular um pequeno cometa geralmente parece um pequeno aglomerado globular difuso que se recusa a encaixar no foco. Procure os céus escuros em sua busca cometária, já que o mínimo de poluição luminosa afetará a visibilidade.  Um telescópio de 8 polegadas pode captá-lo especialmente agora que a Lua está na fase crescente e não retornará ao céu da manhã até 6 de agosto.

Fonte: Universe Today & ASAS-SN

Os cometas grandes e distantes são comuns

Os cometas que levam mais de 200 anos para completar uma translação em torno do Sol são manifestamente difíceis de estudar.

© NASA/JPL-Caltech (animação de um cometa)

Dado que passam a maior parte do seu tempo nas zonas mais remotas do Sistema Solar, muitos dos cometas de longo período nunca se aproximam do Sol durante a vida de um ser humano. Na verdade, aqueles que viajam para dentro, oriundos da Nuvem de Oort - um grupo de corpos gelados a cerca de 300 bilhões de quilômetros do Sol - podem ter períodos de centenas ou até milhões de anos.

A sonda WISE da NASA, examinando todo o céu em comprimentos de onda infravermelhos, forneceu novas informações sobre estes viajantes distantes. Os cientistas descobriram que existem cerca de sete vezes mais cometas de longo período, medindo pelo menos 1 km de tamanho, do que se havia previsto anteriormente. Também descobriram que os cometas de longo período são, em média, até duas vezes maiores do que os cometas da família de Júpiter, cujas órbitas são moldadas pela gravidade de Júpiter e têm períodos inferiores a 20 anos.

Os pesquisadores também observaram que, em oito meses, passaram pelo Sol três a cinco vezes mais cometas de longo período do que havia sido previsto.

"O número de cometas está relacionado com a quantidade de material que restou da formação do Sistema Solar," afirma James Bauer, professor da Universidade de Maryland. "Nós agora sabemos que existem mais pedaços relativamente grandes de material antigo, provenientes da nuvem de Oort, do que era considerado."

A Nuvem de Oort está demasiado distante para ser observada pelos telescópios atuais, mas pensa-se que seja uma distribuição esférica de pequenos corpos gelados nas extremidades do Sistema Solar. A densidade dos cometas no seu interior é baixa, de modo que a probabilidade de aí colidirem é também muito baixa. Os cometas de longo período que o WISE observou provavelmente foram expulsos da Nuvem de Oort há milhões de anos. As observações foram realizadas durante a missão principal da sonda, antes de mudar de nome para NEOWISE e ser reativada para ter como alvo os objetos próximos da Terra.

"O nosso estudo é um olhar raro sobre objetos perturbados na Nuvem de Oort," comenta Amy Mainzerdo, do Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA e pesquisadora principal da missão NEOWISE. "São os objetos mais pristinos do que era o Sistema Solar quando este se formou."

Os astrônomos já tinham estimativas mais amplas de quantos cometas de longo período e de quantos cometas da família de Júpiter existiam no nosso Sistema Solar, mas não tinham uma boa maneira de medir os tamanhos dos cometas de longo período. Isto porque um cometa tem uma coma, uma nuvem de gás e poeira que aparece nublada em imagens e obscurece o núcleo cometário. Mas usando os dados do WISE, que mostram o brilho infravermelho desta coma, foi possível subtraí-la e estimar os tamanhos dos núcleos destes cometas. Os dados pertencem a observações do WISE, de 2010, de 95 cometas da família de Júpiter e de 56 cometas de longo período.

Os resultados reforçam a ideia de que os cometas que passam mais frequentemente pelo Sol tendem a ser menores do que aqueles que passam muito mais tempo longe dele. Isto porque os cometas da família de Júpiter recebem mais exposição ao calor, o que faz com que substâncias voláteis, como a água, sublimem e arrastem outro material para longe da superfície do cometa.

"Isto significa que há uma diferença evolutiva entre os cometas da família de Júpiter e os cometas de longo período," comenta Bauer.

A existência de bastantes mais cometas de longo período do que o previsto sugere que um maior número deles provavelmente colidiu com planetas, fornecendo materiais gelados dos confins do Sistema Solar.

Foi encontrado também agrupamentos nas órbitas dos cometas de longo período, sugerindo a existência de corpos maiores que se separaram para formar estes grupos.

Os resultados serão importantes para avaliar a probabilidade de cometas impactarem os planetas do nosso Sistema Solar, incluindo a Terra.

"Os cometas viajam muito mais depressa do que os asteroides, e alguns são muito grandes," acrescenta Mainzer. "Estudos como este vão ajudar-nos a definir o tipo de perigo que os cometas de longo período podem representar."

O estudo foi publicado na revista The Astronomical Journal.

Fonte: Jet Propulsion Laboratory

Ligação entre cometa e a atmosfera terrestre

A desafiante descoberta, pela missão Rosetta da ESA, de vários isótopos de gás nobre xenônio no cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko estabeleceu o primeiro elo quantitativo entre o cometa e a atmosfera da Terra.

© ESA/Rosetta (cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko)

A mistura de xenônio encontrada no cometa é muito parecida com U-xenônio, a mistura primordial que os cientistas acreditam ter sido trazida para a Terra durante os estágios iniciais da formação do Sistema Solar. Estas medições sugerem que os cometas contribuíram com cerca de um-quinto da quantidade de xenônio na antiga atmosfera da Terra.

O xenônio é um gás incolor e inodoro que compõe menos de um bilionésimo do volume da atmosfera da Terra e pode conter a chave para responder a uma pergunta de longa data sobre os cometas: contribuíram estes para a transferência de material para o nosso planeta quando o Sistema Solar estava se formando, há cerca de 4,6 bilhões de anos atrás? E, em caso afirmativo, quanto?

O gás nobre xenônio é formado numa variedade de processos estelares, desde as fases tardias de estrelas de massa baixa e intermediária, até explosões de supernovas, e até fusões de estrelas de nêutrons. Cada um destes fenômenos dá origem a diferentes isótopos do elemento. Os isótopos mais leves do xenônio (¹²⁴Xe and ¹²⁶Xe) são produzidos durante explosões de supernova, os isótopos de massa intermediária (¹²⁷Xe, ¹²⁸Xe, ¹²⁹Xe, ¹³⁰Xe, ¹³¹Xe and ¹³²Xe) são produzidos durante a fase do Ramo Gigante Assintótico de estrelas de massa baixa e intermediária evoluídas e os isótopos mais pesados (¹³⁴Xe and ¹³⁶Xe) são produzidos durante a fusão de estrelas de nêutrons. O Ramo Gigante Assimtótico é uma região do diagrama de Hertzsprung-Russell, populado por estrelas de massa baixa e moderadas. Este é um período de evolução estelar que ocorre em todas as estrelas entre 0,6 a 10 massas solares, no fim de sua vida. Como um gás nobre, o xenônio não interage com outras espécies químicas e, portanto, é um importante vestígio do material a partir do qual o Sol e os planetas se originaram e que, por sua vez, deriva de gerações de estrelas anteriores.

"O xenônio é o gás nobre estável mais pesado e, talvez, o mais importante por causa dos seus muitos isótopos que se originam em diferentes processos estelares: cada um fornece uma informação adicional sobre as nossas origens cósmicas," diz Bernard Marty da CRPG-CNRS e Universidade de Lorraine, França.

É por causa desta "impressão digital" especial que os cientistas têm usado o xenônio para investigar a composição do Sistema Solar inicial, que fornece pistas importantes para compelir a sua formação. Ao longo das últimas décadas, recolheram amostras da abundância relativa dos seus vários isótopos em diferentes locais: na atmosfera da Terra e de Marte, nos meteoritos provenientes de asteroides, em Júpiter e no vento solar, o fluxo de partículas carregadas que fluem do Sol.

A mistura de xenônio presente na atmosfera do nosso planeta contém uma maior abundância de isótopos mais pesados em relação aos mais leves; no entanto, isto resulta dos elementos mais leves escaparem mais facilmente da atração gravitacional da Terra e sendo perdidos para o espaço em maiores quantidades. Ao corrigir a composição atmosférica do xenônio para este efeito desenfreado, os cientistas na década de 1970 calcularam a composição da mistura primordial deste gás nobre, conhecido como U-xenônio, que já estava presente na Terra.

Este U-xenônio continha uma mistura de isótopos leves similar à dos asteroides e do vento solar, mas incluiu quantidades significativamente menores dos isótopos mais pesados.

"Por estas razões, há muito que suspeitamos que o xenônio na atmosfera inicial da Terra poderia ter uma origem diferente da mistura média deste gás nobre encontrado no Sistema Solar," diz Bernard.

Uma das explicações é que o xenônio no Sistema Solar deriva diretamente da nuvem protossolar, uma massa de gás e poeira que deu origem ao Sol e aos planetas, enquanto o xenônio encontrado na atmosfera terrestre foi entregue num estágio posterior por cometas que, por sua vez, se podem ter formado a partir de uma mistura de material diferente.

Com a visita da missão Rosetta da ESA ao cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, um fóssil gelado do Sistema Solar inicial, os cientistas poderiam finalmente reunir os dados, há muito procurados, para testar esta hipótese.

O xenônio é muito difuso na atmosfera fina do cometa, então foi necessário aproximar a Rosetta do cometa, entre 5 a 8 km da superfície do núcleo, por um período de três semanas, para que o ROSINA, o espectrômetro da sonda Rosetta para análise de íons e nêutrons, pudesse obter uma detecção significativa de todos os isótopos relevantes.

Voar tão perto do cometa foi extremamente difícil, por causa da grande quantidade de poeira que se levantava à superfície, o que poderia confundir os rastreadores de estrelas que eram usados para orientar a nave espacial.

Eventualmente, a equipe da Rosetta decidiu realizar esta operação na segunda metade de maio de 2016. Este período foi escolhido, de modo que teria passado o tempo suficiente após o periélio do cometa, em agosto de 2015, e para que a atividade de poeira se tornasse menos intensa, mas não demasiado de modo que a atmosfera fosse excessivamente fina e a presença de xenônio ficasse difícil de ser detectado.

Como resultado das observações, o ROSINA identificou sete isótopos de xenônio, bem como vários isótopos de outro gás nobre, o criptônio; elevando assim para três o inventário de gases nobres encontrados no cometa da Rosetta, após a descoberta de argônio, a partir de medições realizadas no final de 2014.

Uma análise mais aprofundada dos dados revelou que a mistura de xenônio no cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, que contém quantidades maiores de isótopos leves do que pesados, é bastante diferente da mistura média encontrada no Sistema Solar. Uma comparação com a amostra de calibração a bordo confirmou que o xenônio detectado no cometa também é diferente da mistura atual na atmosfera da Terra.

Em contraste, a composição do xenônio detectada no cometa parece estar mais próxima da composição que os cientistas pensam estar presente na atmosfera inicial da Terra.

Existem algumas discrepâncias entre as duas composições, que indicam que o xenônio primordial fornecido ao nosso planeta, poderia derivar de uma combinação de cometas e asteroides impactantes.

Em particular, os pesquisadores conseguiram estabelecer o primeiro elo quantitativo entre os cometas e a camada gasosa do planeta: com base nas medições da Rosetta no cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, 22% do xenônio, outrora presente na atmosfera da Terra, pode ser originário de cometas, o resto terá sido fornecido por asteroides.

Este resultado não está em contradição com as medições isotópicas da água no cometa da Rosetta, que eram significativamente diferentes daquelas encontradas na Terra. De fato, considerando os vestígios de xenônio na atmosfera da Terra e a quantidade de água muito maior nos oceanos, os cometas poderiam ter contribuído para o xenônio atmosférico sem ter um impacto significativo na composição da água nos oceanos.

A contribuição deduzida das medições de xenônio, por outro lado, concorda com a possibilidade de que os cometas tenham sido transportadores significativos de material pré-biótico, como o fósforo e o aminoácido glicina, que também foram detectados pela Rosetta no cometa, que foi crucial para o aparecimento da vida na Terra.

Finalmente, a diferença entre a mistura de xenônio encontrado no cometa, que foi incorporado no núcleo no momento da sua formação, e o xenônio observado por todo o Sistema Solar indica que a nuvem protossolar, a partir da qual o Sol, os planetas e pequenos corpos nasceram, era um lugar bastante heterogêneo em termos da sua composição química.

"Esta conclusão está de acordo com medições anteriores realizadas pela Rosetta, incluindo as deteções inesperadas de oxigênio molecular (O2) e di-enxofre (S2), e a alta relação deutério-hidrogênio observada na água do cometa," diz Kathrin Altwegg, da Universidade de Berna, Suíça, pesquisadora principal do ROSINA.

A evidência adicional da natureza não homogênea da nuvem protossolar veio também de um outro estudo baseado em observações do ROSINA, publicado em maio na Astronomy & Astrophysics, e que revelou que a mistura de isótopos de silício observados no cometa é diferente daquela medida em outro local no Solar Sistema.

Um artigo que relata a descoberta de xenônio pela sonda Rosetta no cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko foi publicado na revista Science.

Fonte: ESA