Pela primeira vez, os astrónomos detetaram uma atmosfera ténue em torno de um minúsculo corpo celeste no sistema solar exterior — um objeto que anteriormente se pensava ser demasiado pequeno para sustentar a presença de uma atmosfera
Milhares de corpos rochosos congelados, chamados objetos transnetunianos (TNOs), existem no Cinturão de Kuiper, na periferia do nosso sistema solar, vestígios da sua formação há 4,5 mil milhões de anos.
O planeta anão Plutão é o maior desses TNOs, assim chamados porque se encontram para além da órbita de Neptuno.
Durante muito tempo, as temperaturas gélidas e a fraca gravidade superficial destes pequenos corpos levaram os astrónomos a acreditar que não eram capazes de reter atmosferas — à exceção de Plutão, que possui uma atmosfera ténue. As atmosferas, especialmente as densas, formam-se normalmente em torno de grandes planetas ou luas, incluindo Titã, o maior satélite de Saturno.
Entretanto, os planetas anões Eris, Haumea, Makemake e o candidato a planeta anão Quaoar, os maiores TNO a seguir a Plutão, não parecem ter atmosferas.
Durante uma rara oportunidade de observação, astrónomos no Japão avistaram a fina camada de uma atmosfera em torno de um TNO conhecido como (612533) 2002 XV93, de acordo com um estudo publicado no início de maio na revista Nature Astronomy.
Enquanto Plutão tem um diâmetro de 2.377 quilómetros, o 2002 XV93 mede apenas cerca de 500 quilómetros de diâmetro.
A descoberta inesperada — feita por Ko Arimatsu, professor associado e conferencista sénior do Observatório Astronómico Nacional do Japão, a par dos seus colegas — poderá oferecer uma visão sem precedentes sobre como se forma e se mantém uma atmosfera em torno de um objeto pequeno, e alterar a forma como os astrónomos encaram os objetos do Cinturão de Kuiper.
Aproveitar a oportunidade de observação
À medida que janeiro de 2024 se aproximava, Arimatsu e os seus colegas prepararam-se para a oportunidade única de observar um TNO a passar à frente de uma estrela brilhante, tal como visto do Japão.
O 2002 XV93 tem uma órbita típica de um objeto do Cinturão de Kuiper e é mais pequeno do que um planeta anão, pelo que não era considerado diferente de outros TNOs.
Mas esses momentos em que um TNO é iluminado por uma estrela no fundo cósmico, chamados de ocultações estelares, são oportunidades raras para estudar o tamanho, a forma e as características de um objeto pequeno e distante, refere Arimatsu. Os investigadores instalaram-se em três locais diferentes no território do Japão, utilizando observatórios em Quioto e na província de Nagano, bem como um telescópio gerido por cientistas amadores em Fukushima.
A luz da estrela foi-se esbatendo gradualmente à medida que o TNO se movia à sua frente, sugerindo a presença de uma atmosfera. Se um objeto não tiver atmosfera, a estrela desaparece e reaparece de forma muito mais abrupta.
“Os dados de observação mostraram uma mudança suave no brilho da estrela perto da borda da sombra, com duração de cerca de 1,5 segundos”, escreveu Arimatsu num e-mail. “Este tipo de variação suave no brilho explica-se naturalmente se a luz da estrela tiver sido desviada por uma atmosfera muito fina em torno do objeto.”
Os investigadores calculam que o 2002 XV93 tem uma atmosfera cerca de 5 a 10 milhões de vezes mais fina do que a da Terra — e suspeitam de duas possibilidades quanto ao que a criou.
A atmosfera poderá ser o resultado da atividade de criovulcões neste pequeno corpo gelado, que libertam gases internos, como metano, azoto ou monóxido de carbono, a partir das camadas subterrâneas. Ou então, outro objeto do Cinturão de Kuiper, como um cometa, poderá ter colidido com o 2002 XV93, libertando também gases das camadas subterrâneas.
Se a atmosfera foi criada devido a um impacto, poderá durar apenas algumas centenas de anos, adianta Arimatsu. Mas se a atividade criovulcânica regular reabastecer rotineiramente a atmosfera com a libertação de gás, poderá durar muito mais tempo, acrescenta o investigador.
Conhecer o XV93 de 2002
Futuras observações do 2002 XV93, quer através de novas oportunidades de ocultação estelar ou utilizando o potente Telescópio Espacial James Webb, ajudarão os astrónomos a caracterizar melhor a natureza da atmosfera e a determinar a sua origem, bem como a forma como a atmosfera evolui ao longo do tempo.
“Se as futuras observações de ocultação revelarem uma diminuição constante da pressão, isso sugeriria uma origem por impacto a curto prazo”, explica Arimatsu.
O telescópio Webb também poderia detetar emissões de metano ou monóxido de carbono provenientes do objeto e identificar a composição da sua atmosfera.
A equipa de Arimatsu continua em busca de atmosferas em torno de outros TNOs, baseando-se em observações de ocultação estelar. As suas descobertas poderão ajudar a determinar se o 2002 XV93 é uma rara exceção à regra, ou se outros pequenos objetos semelhantes também possuem atmosferas.
“Foi emocionante ler sobre esta descoberta”, reconhece Scott S. Sheppard, cientista da Carnegie Institution for Science, em Washington, DC. “Pensava-se que objetos como o 2002 XV93 seriam demasiado pequenos para terem uma atmosfera, mas este resultado mostra que isso não é verdade.”
Sheppard não participou na investigação, mas já estudou e descobriu TNOs.
Esta descoberta também destaca a detecção de atividade recente no 2002 XV93, observa Sheppard, quer se trate da erupção de gases congelados ou das consequências da queda lenta de material de volta à superfície do objeto.
“Isto mostra que o Cinturão de Kuiper não é um lugar frio e inerte”, escreve Sheppard num e-mail, “mas está repleto de atividade e possui muitos dos elementos essenciais para a vida”.
