Cientistas da UTFPR anunciam segundo anel ‘fora do comum’ no Sistema Solar
Uma equipe de pesquisadores brasileiros, com participação de astrônomos da UTFPR, anuncia mais uma descoberta no Sistema Solar. Trata-se de um segundo anel ao redor do objeto Transnetuniano Quaoar. A pesquisa é liderada pelo pesquisador Chrystian Luciano Pereira, mestre pela UTFPR e doutorando do Observatório Nacional (RJ), sob orientação do professor do Campus Curitiba, Felipe Braga Ribas.
O artigo ‘The two rings of (50000) Quaoar’ foi publicado pela revista Astronomy & Astrophysics Letters, no último dia 28. Em fevereiro deste ano, a equipe já havia divulgado na Revista Nature o primeiro anel ao redor de Quaoar e que ele, assim como esse novo anel descoberto, fica além do limite de Roche – contrariando uma teoria do século XIX, quando Edouard Roche constatou, em 1948, que existe uma distância para que um corpo se mantenha coeso, sem se desintegrar devido às forças de maré, causada pela atração gravitacional; teoria que ficou conhecida como ‘Limite de Roche’.
Diferente dos anéis observados em Chariklo, Haumea e nos quatro planetas gigantes, o anel de Quaoar se encontra em uma região inesperada, muito além do Limite de Roche para o corpo (para Quaoar, esse limite é estimado em 1.780 km do centro do corpo). O Limite de Roche é uma região em que as forças de maré do corpo central estão em equilíbrio com a atração mútua das partículas que compõem um anel, impedindo então a acreção dessas partículas em satélites. Outra propriedade interessante e não usual do anel de Quaoar é a variabilidade na sua largura e opacidade, sendo muito estreito e denso em uma região, enquanto tênue e extenso em outra.
Histórico das descobertas
Em 2017 um anel foi descoberto ao redor do planeta-anão Haumea. Em fevereiro de 2023, a mesma equipe divulgou a descoberta do terceiro sistema de anéis, agora ao redor do objeto Transnetuniano Quaoar. Agora, a equipe anunciou que o sistema de Quaoar é mais complexo do que se pensava, possuindo um segundo anel mais interno ao divulgado no início do ano. Estas descobertas foram feitas com o uso da técnica de ocultações estelares, quando um objeto do Sistema Solar passa em frente a uma estrela e bloqueia a sua luz por alguns instantes.
Anéis ao redor de corpos do Sistema Solar foram observados primeiramente por Galileu Galilei ao apontar sua luneta para Saturno, em 1610. Nos séculos seguintes, anéis seriam descobertos ao redor dos outros três planetas gigantes: Júpiter, Urano e Netuno. Até 2013, não se sabia que anéis poderiam orbitar pequenos corpos do Sistema Solar. A surpresa ocorreu quando um sistema com dois anéis foi descoberto ao redor do objeto Centauro (10199) Chariklo.
Ocultação estelar
Para obter mais informações de Quaoar e seu anel, a equipe organizou uma campanha observacional para uma ocultação estelar em 9 de agosto de 2022, envolvendo telescópios amadores e profissionais, como o Gemini Norte e Canadá-França-Hawaii Telescope (CFHT), com diâmetro de 8,1 e 3,6 metros, respectivamente. Os resultados dessa campanha observacional foram publicados neste último artigo da revista Astronomy & Astrophysics Letters.
A alta performance dos instrumentos acoplados nos telescópios Gemini Norte e CFHT, as cameras ‘Alopeke e WIRcam respectivamente, aliado a sua localização no topo do Mauna Kea, no Hawaii, permitiram a obtenção de curvas de luz com qualidade ímpar. A região densa e estreita do anel previamente descoberto (preliminarmente nomeado Q1R) foi sondada por essa ocultação, revelando uma estrutura estreita confinada com aproximadamente 5 km de largura e com grande profundidade óptica (bastante densa).
“Esse núcleo estreito do anel é cercado por um envelope de material disperso com cerca de 60 km, se assemelhando em estrutura ao anel F de Saturno ou o arco observado nos anéis de Netuno”, comentam os autores no trabalho.
A região mais extensa e tênue desse anel também foi detectada, tendo uma largura média de 90 km e com menos de 1% da opacidade da região mais densa. A distância calculada entre Quaoar e esse anel é de 4.060 km.
Estes dados ainda revelaram a presença de um segundo anel orbitando Quaoar, previamente denominado de Q2R. Esse anel possui cerca de 10 km de largura e, apesar de estar mais próximo de Quaoar, também se encontra fora do limite de Roche, orbitando 2.520 km do centro do objeto. Isso revela o quão curioso e complexo o sistema de Quaoar pode ser.
O anel mais externo, orbita Quaoar a uma distância muito próxima a região de estabilidade gerada pela ressonância spin-órbita 1:3, significando que enquanto Quaoar completa três rotações, as partículas do anel completam uma órbita. Já o anel mais interno se encontra próximo a região de ressonância spin-órbita 5:7, ou seja, enquanto Quaoar completa sete rotações, as partículas do anel completam cinco órbitas. Esse comportamento dinâmico é observado nos anéis ao redor de Chariklo e Haumea, que também se encontram próximos à região de ressonância 1:3. Isso sugere que as ressonâncias podem estar intimamente relacionadas com a manutenção e localização desses anéis. Outro fator que pode causar o confinamento desses anéis é a presença de pequenos satélites “pastores” que ainda não foram descobertos.
O trabalho foi realizado como parte do projeto “Lucky Star”, sob a liderança do pesquisador Bruno Sicardy do Observatório de Paris (Paris, França) e foi viabilizado através de uma colaboração mundial envolvendo astrônomos profissionais e amadores. Este estudo contou com a participação de pesquisadores da UTFPR e de diversos institutos internacionais, como Instituto de Astrofísica de Andalucía (Granada, Espanha), Observatório Nacional (Rio de Janeiro, Brasil), Laboratório Interinstitucional de e-Astronomia (Rio de Janeiro, Brasil), Instituto Espacial da Flórida (Orlando, Flórida), entre outros.
