Brasileiros descobrem anel em Quaoar, ‘primo’ de Plutão

SALVADOR NOGUEIRA

Um grupo internacional de pesquisadores com diversos participantes brasileiros descobriu que Quaoar, um dos grandes objetos de grande porte orbitando além de Netuno, tem um anel. O achado sugere que essas estruturas devem ser bem mais comuns do que se imaginava antes e põe em xeque a compreensão das condições que permitem que elas se formem.

Quaoar é um dos grandes objetos conhecidos que residem no chamado cinturão de Kuiper, onde também se localiza Plutão, o maior deles. Com estimados 1.110 km de diâmetro, ele tem a metade do tamanho do “primo” famoso.

Provavelmente também se trata de um planeta-anão, mas a União Astronômica Internacional (a “Fifa” da astronomia) não o classifica dessa maneira, porque uma das condições para receber o nome é ter atingido equilíbrio hidrostático (traduzindo do cientifiquês, ser aproximadamente esférico). O trabalho dos cientistas começou justamente com este objetivo: tentar determinar a forma de Quaoar.

Observações da luz refletida do objeto não são muito úteis para isso. Como ele é relativamente pequeno e distante, mesmo nossos melhores telescópios não revelam detalhes de sua forma. Quaoar aparece apenas como uns poucos pixels acesos, mesmo na melhor imagem. Para contornar a dificuldade, os astrônomos exploram fenômenos conhecidos como ocultações.

A coisa se dá quando a órbita do objeto o faz transitar à frente de uma estrela mais distante, bloqueando temporariamente sua luz. O tempo de bloqueio indica o tamanho do astro. E se esse bloqueio é medido de vários pontos da Terra, é como medir várias seções paralelas, cada uma com seu comprimento. Juntas, podem permitir a criação de um modelo aproximado da forma.

Ocultações, contudo, são eventos raros e difíceis de observar. Para o atual trabalho, publicado na edição desta semana da Nature, os pesquisadores contaram com dados de quatro ocultações diferentes produzidas por Quaoar, ocorridas em 2 de setembro de 2018, 5 de junho de 2019, 11 de junho de 2020 e 27 de agosto de 2021.

Os cortes transversais ainda não permitiram determinar a forma (trabalho que segue em andamento), mas revelaram algo ainda mais interessante: a presença de um anel em torno do astro, orbitando a cerca de 3.545 km da superfície –mais perto que a única lua conhecida de Quaoar, Weywot, que orbita mais longe, a 12.700 km do solo do potencial planeta-anão.

O anel se torna detectável por produzir ele mesmo rápidas ocultações da estrela de fundo, e a partir dos cortes transversais foi possível modelá-lo. Curiosamente, ele revela um padrão irregular, com regiões mais densas e outras menos densas, e os pesquisadores esperam uma composição por pedras de vários tamanhos, indo dos micrômetros a um quilômetro de diâmetro.

Igual, mas diferente

Já vem se consolidando a ideia de que anéis são estruturas comuns no Sistema Solar exterior, província dos planetas gigantes gasosos. Júpiter, Saturno, Urano e Netuno os têm, e recentemente ocultações revelaram que o objeto Cáriclo tem dois anéis.

Trata-se de um astro com cerca de 250 km de diâmetro que orbita entre Saturno e Urano e é membro de uma população conhecida como centauros (são essencialmente objetos originários do cinturão de Kuiper, localizado além de Netuno, que acabaram atirados para dentro do sistema e se realocaram na região dos planetas gigantes).

Por sinal, a descoberta, divulgada em 2014, foi feita pelo mesmo grupo do atual achado, também com liderança brasileira, e os dois anéis foram provisoriamente batizados de Oiapoque e Chuí. Em 2017, foi descoberto que o planeta-anão Haumea também tem um anel.

A grande diferença desses para o novo achado é que até então praticamente todos os anéis já vistos no Sistema Solar, nos planetas gigantes ou em outros objetos menores, ficavam próximos ou dentro de uma linha imaginária a partir da qual efeitos gravitacionais de maré impedem a preservação de objetos de grande porte –e por isso mesmo se tornam ambiente propício para a formação de anéis.

O de Quaoar está muito além dessa fronteira, conhecida como limite de Roche, o que, em resumo, significa que, pelas expectativas dos astrônomos, ele deveria se coalescer para eventualmente formar luas. O anel está a 4.100 km do centro do sistema, e o limite imaginário estaria a 1.780 km.

“O principal resultado deste trabalho é a descoberta de um anel denso além do conhecido limite de Roche”, diz Bruno Morgado, pesquisador da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) e primeiro autor do estudo, que conta com 59 autores de 14 países, dentre os quais pesquisadores do Observatório Nacional (ON), do Laboratório Interinstitucional de e-Astronomia (LIneA), da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), da Universidade Estadual Paulista (Unesp) e da Universidade Federal de Uberlândia (UFU).

“Pela primeira vez encontramos um contraponto a essa teoria que vem sendo utilizada desde 1850. Essa descoberta nos revela que o processo de formação de satélites deve ser mais complexo do que previamente imaginado e que precisamos entender como o anel de Quaoar é estável tão longe dele, quais os efeitos que permitem que ele não esteja se tornando uma lua.”

Uma possibilidade é a de que ele de fato esteja formando um satélite natural, ou seja, que estejamos diante de um anel apenas recentemente formado por algum evento de colisão e que ainda irá coalescer para formar uma lua.

“Porém essa hipótese é muito improvável”, explica Morgado. “Um anel além do limite de Roche se tornaria um satélite em tempo da ordem de poucas dezenas de anos. O que faz com que seja extremamente improvável, levando em conta a idade do Sistema Solar [4,6 bilhões de anos], que estejamos na hora certa e no lugar certo para observar esse evento.”

Claro, improvável não é impossível. Por isso, será importante continuar a observá-lo, com futuras ocultações, para ver como evolui. “Se de fato for verdade que demos uma sorte incrível, as mudanças serão claras [em novas observações]”, diz Morgado. “O anel irá desaparecer, e o que restará será apenas uma lua de alguns poucos quilômetros de raio.”

Mais intrigante ainda será se o anel não sumir –como apostam os pesquisadores. Novas medições ajudarão a mapeá-lo com mais precisão e quem sabe ajudar a esclarecer um de seus mistérios: ele é bastante irregular, com regiões mais densas e espessas e outras mais estreitas e discretas.

“Provavelmente os mesmos mecanismos dinâmicos que fazem com que o anel seja estável fora do limite de Roche devem estar influenciando no formato e na estrutura desse anel. Apenas com mais modelos dinâmicos e mais observações seremos capazes de compreender isso.”

Fato é que o achado, apontando a existência de anéis até onde eles não eram esperados, sugere que há muito mais deles lá fora esperando por serem encontrados. Para Morgado e seus colegas, é um prato cheio. “Quaoar é o terceiro exemplo de anel em torno de um pequeno corpo em nosso Sistema Solar, e é improvável que esse seja o número final. Com melhores equipamentos, novas câmeras e telescópios melhores, com certeza seremos capazes de descobrir outros anéis. E agora devemos procurar não só na região esperada, dentro do limite de Roche, mas também fora dessa região.”