Como os astrônomos medem o tamanho do Sistema Solar

Influência da gravidade e do magnetismo do Sol vai muito além das órbitas dos planetas, marcando as fronteiras com que os cientistas trabalham.

Gareth Dorrian
Pesquisador de pós-doutorado em Ciências Espaciais, Universidade de Birmingham

THE CONVERSATION BRASIL — O tamanho do Sistema Solar é definido pelo volume de espaço sobre o qual a influência do Sol excede a de outras estrelas próximas na Via Láctea. Essa influência deriva de duas forças fundamentais da natureza: a gravidade e o magnetismo.

Vamos abordar a gravidade primeiro. Todos os objetos do Sistema Solar sofrem uma atração gravitacional do Sol; quanto mais longe estivermos do Sol, mais fraca será esta atração. No entanto, desde que a gravidade do Sol ainda seja mais forte na posição do objeto no espaço do que a gravidade de qualquer outra estrela, seu movimento no espaço estará sujeito a uma força que o puxará em direção ao Sol.

Neste ponto, é útil introduzir uma unidade de medida de distância mais conveniente: a unidade astronômica (UA). Uma distância de 1 UA é a distância média entre o Sol e a Terra, que é de aproximadamente 150 milhões de km. Todos os planetas e asteroides conhecidos e quase todos os cometas conhecidos estão gravitacionalmente ligados ao Sol e orbitam em torno dele. Objetos mais distantes, que sofrem uma atração gravitacional mais fraca, levam mais tempo para completar uma órbita.

A Terra, a 1 UA, é claro, leva um ano. Júpiter, orbitando o Sol a 5 UA, leva pouco menos de 12 anos. O distante Plutão (cerca de 40 UA) leva 248 anos – tão longo, de fato, que não completou sequer uma órbita em torno do Sol desde que foi descoberto em 1930. Plutão, no entanto, está longe de estar no limite do Sistema Solar; há muitos outros mundos distantes.

Os objetos gravitacionalmente ligados ao Sol mais distantes são os cometas aperiódicos. Os cometas aperiódicos, ou de longo período, podem levar muitos milhares de anos para completar uma órbita solar. Todos eles não completaram mais do que uma única passagem pelo Sistema Solar interior durante a história registrada.

Acredita-se que esses cometas sejam provenientes da Nuvem de Oort, uma “nuvem” aproximadamente esférica composta de bilhões de pequenos mundos gelados. Esses mundos se deslocam pelas regiões mais externas e geladas do Sistema Solar, a distâncias de até 200.000 UA (aproximadamente 3 anos-luz).

Um objeto da Nuvem de Oort pode levar milhões de anos para orbitar o Sol a distâncias tão grandes. Objetos que se afastam do Sol mais do que isso provavelmente sofrerão atração gravitacional mais forte de outras estrelas, e começarão a acelerar em direção a elas.

Os objetos da Nuvem de Oort estão tão distantes que nenhum deles foi visto in situ, nem mesmo por nossos telescópios mais potentes. A única vez que podemos vê-los é quando um deles cai em direção ao Sistema Solar interior, que vemos como um cometa.

Já ouvimos falar da gravidade, mas e quanto à outra força, o magnetismo? Além de um poderoso campo gravitacional, o Sol tem um campo magnético muito forte, que esculpe um volume de espaço chamado heliosfera. Dentro dela estão todos os planetas e a atmosfera estendida do Sol, chamada vento solar. O vento solar é um fluxo supersônico contínuo de plasma do Sol para o espaço interplanetário.

Vento solar

O vento solar é altamente dinâmico e, ao interagir com a atmosfera de um planeta como a Terra, pode gerar exibições coloridas de aurora, como as que vimos recentemente. O vento solar flui a partir do Sol, passando por todos os planetas conhecidos, antes de finalmente desacelerar e se tornar subsônico (mais lento que a velocidade do som) quando atinge a heliopausa.

A distância do Sol até a heliopausa é muito menor do que a do Sol até a Nuvem de Oort. No entanto, ela ainda é enorme. Lançada em 1977, a sonda Voyager 1, da Nasa, cruzou a heliopausa, a uma distância de 121 UA, em 2012, tornando-se o primeiro objeto construído pelo homem a alcançar o espaço interestelar.

Se a Voyager 1 tivesse sido lançada por nossos ancestrais evolucionários há alguns milhões de anos, no entanto, a jornada até a heliopausa talvez não tivesse levado tanto tempo. O espaço entre as estrelas não é vazio, mas preenchido por nuvens tênues de gás e poeira chamadas de “meio interestelar”. Às vezes, a órbita de uma estrela ao redor do centro da galáxia Via Láctea pode levá-la através de regiões de material excepcionalmente denso.

Em um estudo recente, cientistas demonstraram uma grande probabilidade de que, há cerca de 2 a 3 milhões de anos, o Sistema Solar tenha passado por uma nuvem relativamente densa de gás interestelar frio que poderia ter comprimido a heliosfera até um tamanho de apenas 0,2 UA, que está inteiramente dentro da órbita de Mercúrio – o planeta mais próximo do Sol e, indiscutivelmente, a Terra. Isso teria exposto diretamente todos os planetas ao ambiente do espaço interestelar.

Entre os possíveis impactos na Terra estavam um aumento substancial de raios cósmicos atingindo nosso planeta, nenhuma aurora (porque o vento solar não poderia atingir a Terra) e um clima mais instável, o que pode até ter influenciado a evolução de nossa espécie.

Este artigo foi originalmente publicado em Inglês