p Assim como a poeira se acumula nos cantos e ao longo das estantes de livros em nossas casas, a poeira também se acumula no espaço. Mas quando a poeira baixa no sistema solar, geralmente está em anéis. Vários anéis de poeira circundam o sol. Os anéis traçam as órbitas dos planetas, cuja gravidade puxa a poeira ao redor do Sol, à medida que passa à deriva em seu caminho para o centro do sistema solar. p A poeira consiste em restos esmagados da formação do sistema solar, cerca de 4,6 bilhões de anos atrás - entulho de colisões de asteróides ou migalhas de cometas em chamas. A poeira é dispersa por todo o sistema solar, mas se coleta em anéis granulados que recobrem as órbitas da Terra e de Vênus, anéis que podem ser vistos com telescópios na Terra. Ao estudar essa poeira - do que ela é feita, de onde vem, e como ele se move através do espaço - os cientistas procuram pistas para entender o nascimento dos planetas e a composição de tudo o que vemos no sistema solar.

p Dois estudos recentes relatam novas descobertas de anéis de poeira no sistema solar interno. Um estudo usa dados da NASA para delinear evidências de um anel de poeira ao redor do Sol na órbita de Mercúrio. Um segundo estudo da NASA identifica a provável origem do anel de poeira na órbita de Vênus:um grupo de asteróides nunca antes detectados co-orbitando com o planeta.

p "Não é todo dia que você descobre algo novo no sistema solar interno, "disse Marc Kuchner, autor do estudo de Vênus e astrofísico do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. "Isso é bem no nosso bairro."

p Outro anel ao redor do sol

p Guillermo Stenborg e Russell Howard, ambos cientistas solares do Laboratório de Pesquisa Naval em Washington, D.C., não se propôs a encontrar um anel de poeira. "Descobrimos por acaso, "Stenborg disse, rindo. Os cientistas resumiram suas descobertas em um artigo publicado em The Astrophysical Journal em 21 de novembro, 2018.

p Eles descrevem evidências de uma fina névoa de poeira cósmica sobre a órbita de Mercúrio, formando um anel com cerca de 9,3 milhões de milhas de largura. Mercúrio — 3, 030 milhas de largura, grande o suficiente para o território continental dos Estados Unidos se estender - atravessa essa vasta trilha de poeira que circunda o sol.

p Ironicamente, os dois cientistas tropeçaram no anel de poeira enquanto procuravam evidências de uma região livre de poeira perto do sol. A alguma distância do Sol, de acordo com uma previsão de décadas, o poderoso calor da estrela deve vaporizar a poeira, varrer limpar todo um trecho de espaço. Saber onde está esse limite pode dizer aos cientistas sobre a composição da própria poeira, e dica como os planetas se formaram no jovem sistema solar.

p Até aqui, nenhuma evidência foi encontrada de espaço livre de poeira, mas isso é em parte porque seria difícil detectá-lo da Terra. Não importa como os cientistas olham da Terra, toda a poeira entre nós e o Sol atrapalha, enganando-os fazendo-os pensar que talvez o espaço perto do Sol seja mais empoeirado do que realmente é.

p Stenborg e Howard descobriram que poderiam contornar esse problema construindo um modelo baseado em imagens do espaço interplanetário do satélite STEREO da NASA - abreviação de Observatório de Relações Solar e Terrestre.

p Em última análise, os dois queriam testar seu novo modelo em preparação para o Parker Solar Probe da NASA, que atualmente está voando em uma órbita altamente elíptica ao redor do Sol, balançando cada vez mais perto da estrela ao longo dos próximos sete anos. Eles queriam aplicar sua técnica às imagens que Parker enviará de volta à Terra e ver como a poeira perto do Sol se comporta.

p Os cientistas nunca trabalharam com dados coletados neste território inexplorado, tão perto do sol. Modelos como Stenborg e Howard fornecem contexto crucial para a compreensão das observações da Parker Solar Probe, além de sugerir em que tipo de ambiente espacial a espaçonave se encontrará - fuliginosa ou limpa e brilhante.

p Dois tipos de luz aparecem nas imagens ESTÉREO:a luz da resplandecente atmosfera externa do Sol - chamada de corona - e a luz refletida em toda a poeira que flutua pelo espaço. A luz do sol refletida nessa poeira, que orbita lentamente o Sol, é cerca de 100 vezes mais brilhante do que a luz coronal.

p "Nós não somos realmente poeira, "disse Howard, que também é o cientista-chefe das câmeras da STEREO e da Parker Solar Probe que tiram fotos da corona. "A poeira perto do Sol apenas aparece em nossas observações, e geralmente, nós o jogamos fora. "Cientistas solares como Howard - que estudam a atividade solar com o propósito de prever o clima espacial iminente, incluindo explosões gigantes de material solar que o Sol às vezes pode enviar em nossa direção - passaram anos desenvolvendo técnicas para remover o efeito dessa poeira. Somente depois de remover a contaminação leve da poeira eles podem ver claramente o que a corona está fazendo.

p Os dois cientistas construíram seu modelo como uma ferramenta para outros se livrarem da poeira incômoda das imagens STEREO - e, eventualmente, da Sonda Solar da Parker, mas a previsão de um espaço livre de poeira ficou no fundo de suas mentes. Se eles pudessem conceber uma maneira de separar os dois tipos de luz e isolar o brilho da poeira, eles podiam descobrir quanta poeira realmente estava lá. Descobrir que toda a luz em uma imagem veio apenas da corona, por exemplo, poderia indicar que eles finalmente encontraram um espaço livre de poeira.

p O anel de poeira de Mercúrio foi um achado de sorte, uma descoberta lateral que Stenborg e Howard fizeram enquanto trabalhavam em seu modelo. Quando eles usaram sua nova técnica nas imagens STEREO, eles notaram um padrão de brilho aprimorado ao longo da órbita de Mercúrio - mais poeira, isto é, à luz que, de outra forma, planejaram descartar.

p "Não foi uma coisa isolada, "Howard disse." Em todo o Sol, independentemente da posição da espaçonave, pudemos ver o mesmo aumento de cinco por cento no brilho da poeira, ou densidade. Isso disse que algo estava lá, e é algo que se estende ao redor do Sol. "

p Os cientistas nunca consideraram que um anel pudesse existir ao longo da órbita de Mercúrio, talvez seja por isso que não foi detectado até agora, Stenborg disse. "As pessoas pensaram que Mercúrio, ao contrário da Terra ou Vênus, é muito pequeno e muito perto do Sol para capturar um anel de poeira, "Ele disse." Eles esperavam que o vento solar e as forças magnéticas do Sol levassem qualquer excesso de poeira na órbita de Mercúrio para longe. "

p Com uma descoberta inesperada e uma nova ferramenta sensível em seu currículo, os pesquisadores ainda estão interessados ​​na zona livre de poeira. Enquanto a Parker Solar Probe continua sua exploração da coroa, seu modelo pode ajudar outras pessoas a revelar qualquer outro coelhinho de poeira à espreita perto do sol.

p Asteróides se escondendo na órbita de Vênus

p Esta não é a primeira vez que cientistas descobrem um anel de poeira no interior do sistema solar. Vinte e cinco anos atrás, os cientistas descobriram que a Terra orbita o Sol dentro de um anel gigante de poeira. Outros descobriram um anel semelhante perto da órbita de Vênus, primeiro usando dados de arquivo das sondas espaciais Helios German-American em 2007, e depois confirmando em 2013, com dados ESTÉREO.

p Desde então, os cientistas determinaram que o anel de poeira na órbita da Terra vem em grande parte do cinturão de asteróides, o vasto, região em forma de rosquinha entre Marte e Júpiter, onde vive a maioria dos asteróides do sistema solar. Esses asteróides rochosos batem constantemente uns contra os outros, espalhando poeira que vai mais fundo na gravidade do Sol, a menos que a gravidade da Terra afaste a poeira, na órbita do nosso planeta.

p Inicialmente, parecia provável que o anel de poeira de Vênus se formou como o da Terra, da poeira produzida em outras partes do sistema solar. Mas quando o astrofísico de Goddard Petr Pokorny modelou a poeira espiralando em direção ao Sol a partir do cinturão de asteróides, suas simulações produziram um anel que combinava com as observações do anel da Terra - mas não de Vênus.

p Esta discrepância o fez pensar se não o cinturão de asteróides, de onde mais vem a poeira na órbita de Vênus? Após uma série de simulações, Pokorny e seu parceiro de pesquisa Marc Kuchner levantaram a hipótese de que vem de um grupo de asteróides nunca antes detectados que orbitam o Sol ao lado de Vênus. Eles publicaram seu trabalho em The Astrophysical Journal Letters em 12 de março, 2019.

p "Acho que o mais empolgante desse resultado é que sugere uma nova população de asteróides que provavelmente contém pistas de como o sistema solar se formou, "Kuchner disse. Se Pokorny e Kuchner podem observá-los, esta família de asteróides poderia lançar luz sobre as primeiras histórias da Terra e de Vênus. Visto com as ferramentas certas, os asteróides também podem revelar pistas sobre a diversidade química do sistema solar.

p Porque está disperso em uma órbita maior, O anel de poeira de Vênus é muito maior do que o recém-detectado anel de Mercúrio. Cerca de 16 milhões de milhas de cima para baixo e 6 milhões de milhas de largura, o anel está coberto de poeira cujos grãos maiores são aproximadamente do tamanho dos de uma lixa grossa. É cerca de 10% mais denso com poeira do que o espaço circundante. Ainda, é difuso - junte toda a poeira do anel, e tudo o que você obterá é um asteróide com três quilômetros de diâmetro.

p Usando uma dúzia de ferramentas de modelagem diferentes para simular como a poeira se move ao redor do sistema solar, Pokorny modelou todas as fontes de poeira que conseguiu pensar, procurando por um anel de Vênus simulado que correspondesse às observações. A lista de todas as fontes que ele tentou soa como uma lista de todos os objetos rochosos do sistema solar:asteróides do cinturão principal, Cometas da nuvem de Oort, Cometas do tipo Halley, Cometas da família de Júpiter, colisões recentes no cinturão de asteróides.

p "Mas nenhum deles funcionou, "Kuchner disse." Então, começamos a criar nossas próprias fontes de poeira. "

p Possivelmente, os dois cientistas pensaram, a poeira veio de asteróides muito mais perto de Vênus do que do cinturão de asteróides. Pode haver um grupo de asteróides co-orbitando o Sol com Vênus - o que significa que eles compartilham a órbita de Vênus, mas fique longe do planeta, frequentemente do outro lado do sol. Pokorny e Kuchner raciocinaram que um grupo de asteróides na órbita de Vênus poderia ter passado despercebido até agora porque é difícil apontar telescópios terrestres nessa direção, tão perto do Sol, sem interferência de luz do sol.

p Asteróides em co-órbita são um exemplo do que é chamado de ressonância, um padrão orbital que bloqueia diferentes órbitas juntas, dependendo de como suas influências gravitacionais se encontram. Pokorny e Kuchner modelaram muitas ressonâncias potenciais:asteróides que circundam o Sol duas vezes para cada três órbitas de Vênus, por exemplo, ou nove vezes para os dez de Vênus, e um por um. De todas as possibilidades, um grupo sozinho produziu uma simulação realista do anel de poeira de Vênus:um pacote de asteróides que ocupa a órbita de Vênus, combinando as viagens de Vênus ao redor do Sol, um por um.

p Mas os cientistas não podiam simplesmente encerrar o processo um dia depois de encontrar uma solução hipotética que funcionasse. "Pensamos ter descoberto esta população de asteróides, mas então tive que provar e mostrar que funciona, "Pokorny disse." Ficamos animados, mas então você percebe, 'Oh, há muito trabalho a fazer. '"

p Eles precisavam mostrar que a própria existência dos asteróides faz sentido no sistema solar. Seria improvável, eles perceberam, que asteróides neste especial, órbitas circulares perto de Vênus chegaram lá de algum outro lugar, como o cinturão de asteróides. A hipótese deles faria mais sentido se os asteróides estivessem lá desde o início do sistema solar.

p Os cientistas construíram outro modelo, desta vez começando com uma multidão de 10, 000 asteróides vizinhos de Vênus. Eles permitem que a simulação avance 4,5 bilhões de anos de história do sistema solar, incorporando todos os efeitos gravitacionais de cada um dos planetas. Quando o modelo chegou aos dias atuais, cerca de 800 de seus asteróides de teste sobreviveram ao teste do tempo.

p Pokorny considera isso uma taxa de sobrevivência otimista. Isso indica que asteróides podem ter se formado perto da órbita de Vênus no caos do início do sistema solar, e alguns poderiam permanecer lá hoje, alimentando o anel de poeira próximo.

p A próxima etapa é realmente localizar e observar os asteróides indescritíveis. "Se houver algo lá, devemos ser capazes de encontrá-lo, "Disse Pokorny. A existência deles pode ser verificada com telescópios baseados no espaço como o Hubble, ou talvez imagens espaciais interplanetárias semelhantes às da STEREO. Então, os cientistas terão mais perguntas para responder:quantos deles estão lá, e quão grandes eles são? Eles estão continuamente espalhando poeira, ou houve apenas um evento de separação?

p Anéis de poeira em torno de outras estrelas

p Os anéis de poeira que os pastores de Mercúrio e Vênus estão a apenas um ou dois planetas de distância, mas os cientistas identificaram muitos outros anéis de poeira em sistemas estelares distantes. Vastos anéis de poeira podem ser mais fáceis de detectar do que exoplanetas, e poderia ser usado para inferir a existência de planetas ocultos, e até mesmo suas propriedades orbitais.

p Mas interpretar anéis de poeira extra-solares não é simples. "Para modelar e ler com precisão os anéis de poeira ao redor de outras estrelas, primeiro temos que entender a física da poeira em nosso próprio quintal, "Kuchner disse. Ao estudar os anéis de poeira vizinhos em Mercúrio, Vênus e Terra, onde a poeira rastreia os efeitos duradouros da gravidade no sistema solar, os cientistas podem desenvolver técnicas de leitura entre os anéis de poeira próximos e distantes.