Um modelo desenvolvido na Faculdade de Física do Technion, em colaboração com cientistas alemães em Tübingen, explica as propriedades únicas de Arrokoth, o objeto mais distante já imaginado no sistema solar. Os resultados da equipe de pesquisa lançaram uma nova luz sobre a formação de objetos do Cinturão de Kuiper, objetos semelhantes a asteróides na borda do sistema solar, e para compreender os primeiros estágios da formação do sistema solar.

As evidências, publicado em Natureza , explicar as características únicas do "boneco de neve, "conhecido formalmente como Arrokoth, e as fotos foram tiradas pela primeira vez no ano passado pela missão espacial New Horizons da NASA.

A história começa em 2006, quando a espaçonave robótica New Horizons foi enviada para fazer as primeiras imagens em close de Plutão e estudar suas características e terreno. Após o lançamento, A New Horizons fixou sua trajetória em direção a Plutão, começando uma longa jornada de cerca de nove anos. Para não desperdiçar combustível e recursos, a maioria de seus sistemas estava em modo de espera até que ele estivesse perto de seu alvo, Plutão.

De volta à Terra, a União Astronômica Internacional decidiu rebaixar Plutão de seu status de planeta para planeta anão. Resumidamente, a nave robótica New Horizons foi enviada para investigar um planeta, adormeceu, e acordou para descobrir que Plutão não era mais considerado um planeta. Mas isso não diminui a importância da missão. A New Horizons forneceu imagens espetaculares de Plutão e sua lua Caronte, e forneceu informações científicas inestimáveis ​​que agora ainda estão sendo investigadas, e provavelmente será estudado por anos. Esses estudos fornecerão dados importantes para a compreensão da formação do sistema solar, e em particular o Cinturão de Kuiper.

Mas ainda há mais coisas na aventura do New Horizons. Embora Plutão seja o maior objeto nos confins do sistema solar, não é o único. Além de Netuno está uma região chamada Cinturão de Kuiper, consistindo em inúmeros objetos semelhantes a asteróides com tamanhos variando de poucos metros a milhares de quilômetros. As condições nesta área são diferentes (e, em particular, muito mais frio), do que seu cinturão de asteróides "irmão" no sistema solar interno, e os objetos do Cinturão de Kuiper normalmente consistem em materiais muito mais gelados.

A espaçonave New Horizon foi equipada com recursos suficientes para observar outro objeto do Cinturão de Kuiper se tal objeto pudesse ser encontrado não muito longe da trajetória original da espaçonave. Em 26 de junho, 2014, depois de uma extensa pesquisa em busca de tais objetos, um foi identificado pelo Telescópio Espacial Hubble. Após essa identificação, a equipe de pesquisa da New Horizons projetou a trajetória da espaçonave de modo que ela passasse próximo ao objeto recém-encontrado após completar sua missão de mapear Plutão. Cinco anos depois (e quatro após seu encontro com Plutão em 2015), Novos horizontes passaram pelo objeto. Em 1 ° de janeiro, 2019, a humanidade fez sua primeira foto em close-up de um pequeno objeto do Cinturão de Kuiper quando a espaçonave New Horizons passou por ele apenas 3, 500 milhas de distância.

Imediatamente após a chegada de suas primeiras imagens, o objeto do Cinturão de Kuiper (até então conhecido como 2014 MU69) foi apelidado de "o boneco de neve" por causa de sua aparência única. Os pesquisadores da New Horizons inicialmente o chamaram de Ultima Thule ("The Edge of the World" em latim), por causa de sua localização remota na borda do sistema solar. Mas o objeto foi renomeado para 486958 Arrokoth, para "céu" ou "nuvem" no agora extinto idioma nativo americano Powhatan.

A New Horizons reuniu muitas informações sobre o boneco de neve:é um binário de contato de 30 quilômetros que consiste em dois lóbulos de tamanhos diferentes interconectados por um pescoço fino, que parece ser o produto de dois objetos menores do Cinturão de Kuiper que colidiram para formar Arrokoth.

Embora vários modelos tenham sido propostos para explicar a formação de Arrokoth e suas propriedades peculiares, estes encontraram grandes desafios, e não poderia explicar bem características importantes do boneco de neve, em particular, sua baixa velocidade de rotação em torno de si mesma e seu grande ângulo de inclinação. Em seus Natureza artigo, os pesquisadores do Technion apresentam novos cálculos analíticos e simulações detalhadas que explicam a formação e as características de Arrokoth.

A pesquisa foi liderada por Ph.D. estudante Evgeni Grishin, pós-doutorado Dr. Uri Malamud, e seu supervisor Professor Hagai Perets, em colaboração com o grupo de pesquisa alemão em Tübingen.

"A colisão simples de alta velocidade entre dois objetos aleatórios no Cinturão de Kuiper os estilhaçaria, já que provavelmente são feitos predominantemente de gelo mole, "disse o Sr. Grishin." Por outro lado, se os dois corpos orbitaram um ao outro em uma órbita circular (semelhante à lua orbitando a Terra), e, em seguida, lentamente em espiral para se aproximarem mais suavemente e fazer contato, A velocidade de rotação de Arrokoth teria sido extremamente alta, enquanto a velocidade medida foi realmente muito baixa em relação a tais expectativas. A rotação completa de Arrokoth leva 15,92 horas. Além disso, seu ângulo de inclinação (em relação ao plano de sua órbita ao redor do sol) é muito grande - 98 graus - então ele quase fica de lado em relação à sua órbita, uma característica peculiar em si mesma. "

"De acordo com nosso modelo, esses dois corpos giram em torno um do outro, mas porque eles giram juntos em torno do sol, eles basicamente constituem um sistema triplo, "disse ele." A dinâmica de tais sistemas triplos é complexa e é conhecida como o problema dos três corpos. A dinâmica dos sistemas triplos gravitantes é conhecida por ser muito caótica. Em nosso estudo, mostramos que o sistema não se movia de maneira simples e ordenada, mas também não se comportou de uma forma totalmente caótica. "

"Evoluiu a partir de uma ampla, órbita relativamente circular, em um altamente excêntrico, órbita elíptica através de uma evolução lenta (secular), muito mais lento em comparação com o período orbital de Arrokoth em torno do sol, "disse o Prof. Perets." Poderíamos mostrar que essas trajetórias eventualmente levam a uma colisão, que, por um lado, vai ser lento, e não quebrar os objetos, mas por outro lado, produzir uma rotação lenta, objeto altamente inclinado, consistente com as propriedades de Arrokoth. "

"Nossas simulações detalhadas confirmaram esta imagem, e produziu modelos muito parecidos com a aparência de boneco de neve de Arrokoth, rotação e inclinação, "disse o Dr. Malamud, para concluir.

Os pesquisadores também estudaram o quão robustos e prováveis ​​esses processos são, e descobri que eles são potencialmente bastante comuns com até 20% de todos os binários largos do Cinturão de Kuiper, e potencialmente evoluindo de maneiras semelhantes.

Até agora, disseram os pesquisadores, não foi possível explicar as características únicas de Arrokoth. É um resultado contra-intuitivo, mas a probabilidade de colisão em tais configurações realmente aumenta à medida que o binário inicial é mais amplamente separado (mas ainda limitado) e o ângulo de inclinação inicial fica mais próximo de 90 graus.

"Nosso modelo explica a alta probabilidade de colisão, bem como os dados exclusivos do sistema unificado hoje, e de fato prever que muitos mais objetos no Cinturão de Kuiper, "disse o Sr. Grishin." Na verdade, até mesmo o sistema de Plutão e Caronte pode ter se formado por meio de um processo semelhante, e eles parecem desempenhar um papel importante na evolução dos sistemas binários e lunares no sistema solar.