O QUE é O CINTURãO DE KUIPER?

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Dr. Pedimos que ele nos ajudasse a explicar essa região incomum do nosso sistema solar.

Logo após a descoberta de Plutão por Clyde Tombaugh, em 18 de fevereiro de 1930, os astrônomos começaram a teorizar que Plutão não estava sozinho no exterior do Sistema Solar. Com o tempo, começaram a postular a existência de outros objetos na região, que descobririam em 1992. Em suma, a existência do Cinturão de Kuiper - um grande campo de detritos na orla do Sistema Solar - foi teorizada antes de ser já descoberto.

Definição:

O Cinturão de Kuiper (também conhecido como cinturão de Edgeworth-Kuiper) é uma região do Sistema Solar que existe além dos oito principais planetas, estendendo-se da órbita de Netuno (a 30 UA) a aproximadamente 50 AU do Sol. É semelhante ao cinturão de asteróides, pois contém muitos corpos pequenos, todos os remanescentes da formação do Sistema Solar.

Mas, diferentemente do Cinturão de Asteróides, é muito maior - 20 vezes mais largo e 20 a 200 vezes mais maciço. Como Mike Brown explica:

O Cinturão de Kuiper é uma coleção de corpos fora da órbita de Netuno que, se nada mais tivesse acontecido, se Netuno não tivesse se formado ou se as coisas tivessem sido um pouco melhores, talvez eles pudessem se reunir e formar o próximo planeta além de Netuno. Mas, em vez disso, na história do sistema solar, quando Netuno se formou, esses objetos não puderam se reunir, então é apenas esse cinturão de material além de Netuno.

Descoberta e nomeação:

Logo após a descoberta de Plutão por Tombaugh, os astrônomos começaram a refletir sobre a existência de uma população trans-netuniana de objetos no sistema solar externo. O primeiro a sugerir isso foi Freckrick C. Leonard, que começou a sugerir a existência de "corpos ultra-netunianos" além de Plutão que simplesmente ainda não haviam sido descobertos.

Nesse mesmo ano, o astrônomo Armin O. Leuschner sugeriu que Plutão "pode ser um dos muitos objetos planetários de longo período ainda a serem descobertos". Em 1943, no Jornal da Associação Astronômica Britânica, Kenneth Edgeworth expôs ainda mais sobre o assunto. Segundo Edgeworth, o material dentro da nebulosa solar primordial além de Netuno era muito espaçado para condensar em planetas e, portanto, condensado em uma miríade de corpos menores.

Em 1951, em um artigo para a revista Astrofísica, que o astrônomo holandês Gerard Kuiper especulou que um disco semelhante se formou no início da evolução do Sistema Solar. Ocasionalmente, um desses objetos entrava no Sistema Solar interno e se tornava um cometa. A idéia desse "Cinturão de Kuiper" fazia sentido para os astrônomos. Não apenas ajudou a explicar por que não havia grandes planetas no Sistema Solar, mas também envolveu convenientemente o mistério de onde os cometas vieram.

Em 1980, no boletim mensal da Royal Astronomical Society, o astrônomo uruguaio Julio Fernández especulou que um cinturão de cometas que ficava entre 35 e 50 UA seria necessário para explicar o número observado de cometas.

Após o trabalho de Fernández, em 1988, uma equipe canadense de astrônomos (equipe de Martin Duncan, Tom Quinn e Scott Tremaine) executou várias simulações em computador e determinou que a nuvem de Oort não poderia ser responsável por todos os cometas de curto período. Com um “cinto”, como Fernández o descreveu, adicionado às formulações, as simulações correspondiam às observações.

Em 1987, o astrônomo David Jewitt (então no MIT) e a então aluna Jane Luu começaram a usar os telescópios no Observatório Nacional Kitt Peak no Arizona e no Observatório Interamericano Cerro Tololo no Chile para pesquisar o Sistema Solar externo. Em 1988, Jewitt se mudou para o Instituto de Astronomia da Universidade do Havaí e Luu mais tarde se juntou a ele para trabalhar no observatório Mauna Kea da universidade.

Após cinco anos de busca, em 30 de agosto de 1992, Jewitt e Luu anunciaram a “Descoberta do candidato ao objeto do cinturão de Kuiper” (15760) 1992 QB1. Seis meses depois, eles descobriram um segundo objeto na região, (181708) 1993 FW. Muitos, muitos mais seguiriam ...

Em seu artigo de 1988, Tremaine e seus colegas se referiram à região hipotética além de Netuno como o "Cinturão de Kuiper", aparentemente devido ao fato de Fernández ter usado as palavras "Kuiper" e "cinturão de cometa" na primeira frase de seu artigo. Embora esse tenha permanecido o nome oficial, os astrônomos às vezes usam o nome alternativo cinto de Edgeworth-Kuiper para dar crédito a Edgeworth por seu trabalho teórico anterior.

No entanto, alguns astrônomos chegaram ao ponto de afirmar que nenhum desses nomes está correto. Por exemplo, Brian G. Marsden - astrônomo britânico e diretor de longa data do Minor Planet Center (MPC) no Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics - afirmou que “nem Edgeworth nem Kuiper escreveram sobre algo remotamente como o que estamos vendo agora, mas Fred Whipple (o astrônomo americano que apresentou a hipótese do cometa "bola de neve suja") fez ".

Além disso, David Jewitt comentou que: "Se alguma coisa ... Fernández quase merece o crédito por prever o Cinturão de Kuiper". Devido à controvérsia associada ao seu nome, o termo objeto trans-netuniano (TNO) é recomendado para objetos no cinto por vários grupos científicos. No entanto, isso é considerado insuficiente por outros, pois pode significar qualquer objeto além da órbita de Netuno, e não apenas objetos no Cinturão de Kuiper.

Composição:

Mais de mil objetos foram descobertos no Cinturão de Kuiper, e teoriza-se que existam até 100.000 objetos maiores que 100 km de diâmetro. Dada a sua pequena dimensão e extrema distância da Terra, a composição química dos KBOs é muito difícil de determinar.

No entanto, estudos espectrográficos realizados na região desde a sua descoberta geralmente indicam que seus membros são compostos principalmente de sorvetes: uma mistura de hidrocarbonetos leves (como metano), amônia e gelo aquático - uma composição que compartilham com os cometas. Os estudos iniciais também confirmaram uma ampla gama de cores entre os KBOs, variando de cinza neutro a vermelho escuro.

Isso sugere que suas superfícies são compostas por uma ampla variedade de compostos, de gelados sujos a hidrocarbonetos. Em 1996, Robert H. Brown et al. obteve dados espectroscópicos no KBO 1993 SC, revelando que sua composição de superfície é marcadamente semelhante à de Plutão, bem como à lua de Netuno, Triton, possuindo grandes quantidades de gelo de metano.

Gelo d'água foi detectado em vários KBOs, incluindo 1996 TO₆₆38628 Huya e 20000 Varuna. Em 2004, Mike Brown et al. determinou a existência de gelo de água cristalina e hidrato de amônia em um dos maiores KBOs conhecidos, 50000 Quaoar. Ambas as substâncias teriam sido destruídas ao longo da idade do Sistema Solar, sugerindo que Quaoar havia sido ressurgido recentemente, seja por atividade tectônica interna ou por impactos de meteoritos.

Manter a companhia de Plutão no cinturão de Kuiper, são muitos outros objetos dignos de menção. Quaoar, Makemake, Haumea, Orcus e Eris são todos grandes corpos gelados no Cinturão. Vários deles têm até luas próprias. Tudo isso é tremendamente distante, e ainda assim, muito ao nosso alcance.

Exploração:

Em 19 de janeiro de 2006, a NASA lançou o Novos horizontes sonda espacial para estudar Plutão, suas luas e um ou dois outros objetos do Cinturão de Kuiper. A partir de 15 de janeiro de 2015, a espaçonave começou a se aproximar do planeta anão e deve fazer um sobrevôo até 14 de julho de 2015. Quando chegar à área, os astrônomos também esperam várias fotografias interessantes do Cinturão de Kuiper.

Ainda mais emocionante é o fato de que pesquisas de outros sistemas solares indicam que nosso sistema solar não é único. Desde 2006, houve outras “correias Kuiper” (isto é, correias de detritos gelados) descobertas em torno de nove outros sistemas estelares. Eles parecem se dividir em duas categorias: cintos largos, com raios acima de 50 UA, e cintos estreitos (como nosso próprio cinturão de Kuiper) com raios entre 20 e 30 UA e limites relativamente nítidos.

Segundo pesquisas de infravermelho, estima-se que 15 a 20% das estrelas do tipo solar tenham estruturas maciças do tipo Kuiper-Belt. A maioria destes parece ser bastante jovem, mas os sistemas de duas estrelas - HD 139664 e HD 53143, observados pelo Telescópio Espacial Hubble em 2006 - são estimados em 300 milhões de anos.

Vasto e inexplorado, o Cinturão de Kuiper é a fonte de muitos cometas, e acredita-se ser o ponto de origem de todos os cometas periódicos ou de curto período (ou seja, aqueles com uma órbita de 200 anos ou menos). O mais famoso deles é o cometa Halley, que atua há 16.000 a 200.000 anos.

Futuro do Cinturão de Kuiper:

Quando ele inicialmente especulou sobre a existência de um cinto de objetos além de Netuno, Kuiper indicou que esse cinto provavelmente não existia mais. Obviamente, descobertas subsequentes provaram que isso estava errado. Mas uma coisa sobre a qual Kuiper estava definitivamente certo era a ideia de que esses objetos trans-netunianos não durariam para sempre. Como Mike Brown explica:

Chamamos de cinto, mas é um cinto muito largo. É algo como 45 graus de extensão no céu - essa grande faixa de material que acaba de ser agitada e agitada por Netuno. E hoje em dia, em vez de formar um corpo cada vez maior, eles estão apenas colidindo e lentamente se transformando em pó. Se voltarmos em mais cem milhões de anos, não haverá mais Cinturão de Kuiper.

Dado o potencial de descoberta e o que um exame minucioso pode nos ensinar sobre a história inicial do nosso Sistema Solar, muitos cientistas e astrônomos esperam ansiosamente pelo dia em que possamos examinar o Cinturão de Kuiper com mais detalhes. Esperamos que o Novos horizontes A missão é apenas o começo das décadas futuras de pesquisa nessa região misteriosa!

Temos muitos artigos interessantes aqui na Space Magazine sobre o assunto no Sistema Solar Exterior e nos Objetos Trans-Neptunion (TNOs).

E não deixe de conferir este artigo no planeta Eris, o mais recente planeta anão e o maior TNO a ser descoberto.

E os astrônomos esperam descobrir mais dois grandes planetas em nosso Sistema Solar.

A Space Magazine também tem uma entrevista completa com Mike Brown, da Caltech.