Rochas geladas do fim do Sistema Solar guardam um segredo antigo

Astrônomos usaram pela primeira vez os telescópios espaciais Hubble e James Webb em conjunto para estudar os menores objetos já observados diretamente além da órbita de Netuno. O resultado surpreendeu, com corpos minúsculos guardando a mesma composição de seus parentes maiores.

Dois artigos complementares publicados na revista científica The Astronomical Journal (aqui e aqui) descrevem o levantamento. As equipes, lideradas por doutorandos da Northern Arizona University, nos EUA, e da Universidade de Victoria, no Canadá, com apoio do Conselho Nacional de Pesquisas do Canadá, analisaram 27 Objetos Transnetunianos (TNOs) descobertos pelo James Webb entre 24 de janeiro e 3 de fevereiro de 2023. O menor deles tem cerca de 5 quilômetros de diâmetro, cinco vezes menor do que qualquer telescópio terrestre consegue detectar.

O que são esses objetos gelados

TNOs são corpos gelados que orbitam o Sol além de Netuno. A maioria é mais de 100 milhões de vezes mais fraca do que qualquer coisa visível a olho nu. Eles se dividem em dois grupos.

Os TNOs “frios” seguem órbitas quase circulares e ficaram no mesmo lugar desde a formação do Sistema Solar. Já os TNOs “quentes” nasceram entre as órbitas atuais de Urano e Netuno e foram empurrados para fora quando os planetas gigantes migraram, no início da história do Sistema Solar.

Esse tipo de corpo representa uma etapa que nunca avançou além de Netuno, a de planetesimais blocos do tamanho de uma cidade que, mais perto do Sol, se juntariam para formar planetas.

Cor igual em corpos de tamanhos muito diferentes

Antes da observação, os cientistas esperavam que colisões ao longo de bilhões de anos tivessem alterado a superfície dos TNOs pequenos, deixando-os com cor diferente da dos objetos maiores. Porém, não foi o que aconteceu.

Os TNOs frios pequenos mantiveram a mesma cor avermelhada, ligada a superfícies ricas em compostos orgânicos, observada em objetos até cem vezes maiores. Os TNOs quentes pequenos também repetiram a diversidade de cores já vista nos maiores da mesma categoria.

“Dá para imaginar um cenário em que o impacto e a fragmentação mudariam a composição da superfície, e você veria uma cor diferente nos TNOs pequenos comparados com seus irmãos maiores. Por isso é fascinante ver que os menores objetos estão de alguma forma se lembrando e preservando a história de como foram formados”, disse Anastasia Morgan, que liderou o estudo de cor e composição, em comunicado.

“Esses TNOs dinamicamente quentes mantêm uma assinatura de onde nasceram, mesmo tendo sido embaralhados orbitalmente desde então”, completou David Trilling, da Northern Arizona University, coautor da pesquisa.

Menos objetos pequenos do que o previsto

O levantamento também mostrou que existem menos TNOs pequenos do que alguns modelos de formação planetária previam. Isso vale tanto para os corpos frios quanto para os quentes.

“É muito interessante que o processo de formação de planetesimais acabe produzindo a mesma distribuição de tamanhos nas duas populações, mesmo elas tendo se formado em regiões diferentes do Sistema Solar primitivo”, disse Marielle Eduardo, doutoranda da Universidade de Victoria que liderou o estudo de distribuição de tamanhos.

O padrão contrasta com o observado nos asteroides troianos de Júpiter, que ficam menos avermelhados conforme diminuem de tamanho, um sinal de que colisões fragmentaram e alteraram sua superfície. Nos TNOs analisados, essa marca de desgaste não apareceu.

Um provável par de rochas coladas

Entre os objetos estudados está 2015 GK56, já conhecido antes da pesquisa e incluído de propósito para testar o método de detecção. Ele gira a cada 16 horas e apresenta uma variação de brilho de 0,6 magnitude, a maior do grupo, um padrão compatível com um binário de contato, em que duas rochas que colidiram devagar e ficaram grudadas uma na outra.

Para os cientistas, o conjunto de resultados sugere que esses objetos preservam a composição herdada do momento em que se formaram, sem grandes alterações causadas por colisões ao longo dos últimos bilhões de anos.