Novos resultados investigam a origem do “Ultima Thule”

Enquanto as observações chegam da nave espacial New Horizons da NASA, os cientistas da missão têm novas idéias sobre como seu alvo de dois lobos se formou no cinturão de Kuiper.

Já se passaram dois meses e meio desde que a New Horizons, do tamanho de um piano da NASA, passou por um pequeno alvo no Cinturão de Kuiper nas primeiras horas do dia de Ano Novo. Aquele corpo, formalmente designada (486958) 2014 MU 69 e apelidado de "Ultima Thule" por cientistas da missão, nem sequer foi descoberto até 8½ anos após o lançamento da nave espacial. Desde o sobrevôo, observações suficientes voltaram para a Terra para começar a juntar a notável história deste objeto - e nesta semana os primeiros capítulos estão sendo apresentados na Conferência Anual de Ciências Lunares e Planetárias.

A New Horizons capturou esta imagem de 2014 MU 69 a uma distância de apenas 4.200 milhas (6.700 km). Ele resolve detalhes tão pequenos quanto 135 metros por pixel. O lobo maior (apelidado de "Ultima") tem cerca de 19 km de diâmetro; "Thule" menor tem 8½ milhas (14 km) de diâmetro. Observe a depressão distinta em Thule e as pequenas crateras ao longo dos membros superiores de ambos os lóbulos. NASA / JHU-APL / SWRI

De certa forma, as 40 apresentações relacionadas com o vôo rasante no LPSC representam a primeira "volta da vitória" da equipe científica com seus pares. Como o principal pesquisador Alan Stern (Southwest Research Institute) aponta em seu mais recente blog para a S & T.com : "Cada observação planejada, por cada um dos instrumentos científicos a bordo da New Horizons, foi realizada de acordo com o planejado".

Mais intrigantes são os resultados que detalham a geologia e composição da superfície de 2014 MU 69 - e o que esses revelam sobre a origem deste objeto curioso. Este corpo tem uma órbita dinamicamente "fria": sua baixa inclinação e excentricidade sugerem que nada perturbou significativamente seu movimento.

Então, crucialmente, a espaçonave teve a sorte de examinar uma relíquia primitiva que se formou na borda externa da nebulosa solar 4 bilhões de anos atrás.

Um boneco de neve aplainado

Os primeiros retornos da New Horizons revelaram um objeto de 35 km de comprimento com dois lóbulos de tamanho semelhante que se assemelhavam a um boneco de neve no quintal. Mas à medida que mais imagens chegavam à Terra, ficou claro que ambos os lobos têm uma forma achatada, com o maior (apelidado de "Ultima") mais do que um pouco menor "Thule".

Os dois lobos têm uma textura desigual irregular que o investigador Kirby Runyon (também da SwRI) compara a pães redondos de "pão de macaco". Alguns pequenos buracos aparecem ao redor das bordas, mas no geral a superfície não tem muita cratera. De fato, uma grande depressão em Thule que a equipe chamou de Maryland pode ser a única grande cratera à vista.

Em geral, ambos os lóbulos são escuros, 7% refletem, em média, com alguns pontos brilhantes aqui e ali. (Esta é uma correspondência íntima com a refletividade da Lua.) Os pontos mais brilhantes podem marcar os locais de impactos degradados, mas a iluminação de "alto-sol" dificulta saber se eles são depressões ou qualquer outra coisa.

Grande parte da atenção da equipe se concentra no "pescoço" estreito onde os dois lobos se juntam. As evidências sugerem uma fusão suave - não há depósitos "splat" ou fraturas por estresse, por exemplo - e o contato é cingido por um "colarinho" fino que é mais brilhante e menos vermelho que em qualquer outro lugar. Até agora, os investigadores só podem adivinhar como e quando chegaram lá.

Os cientistas da New Horizons criaram a imagem colorida composta à direita, combinando o mapa de luz visível e infravermelho próximo de 2014 MU 69 visto à esquerda com uma imagem de alta resolução da câmera LORRI da nave espacial no centro, Este composto enfatiza a cor vermelha geral da ambos os lóbulos, bem como o relativamente brilhante (e menos vermelho) anel de material em torno do "pescoço" do objeto. 

NASA / JHU-APL / SwRI

Tons de Cor

Mais do que apenas estar escuro, a superfície de 2014 MU 69 é fortemente vermelha. Como mostra o gráfico abaixo, é um dos materiais mais vermelhos do sistema solar externo. Mas, como Silvia Protopapa (SwRI) observa, também é uma combinação próxima do tom vermelho de outros objetos "frios e clássicos" do Cinturão de Kuiper que foram observados da Terra.

O espectrômetro LEISA a bordo da New Horizons varreu a superfície repetidamente à medida que a espaçonave passava. Os espectros resultantes não apenas confirmam a coloração da superfície fortemente vermelha, mas também revelam três quedas distintas nos comprimentos de onda do infravermelho próximo. Aqueles a 1,5 e 2,0 mícrons são devido a gelo de água, Protopapa relatórios, eo terceiro a 2,27 mícrons, revela a presença de metanol (CH 3 OH). Este composto orgânico simples, freqüentemente observado em cometas que liberam gases, se forma quando o metano (CH 4 ) é oxidado.

Embora 2014 MU 69 seja muito fortemente vermelho, sua cor é uma boa combinação com a de outros objetos no Cinturão de Kuiper "frio e clássico" - objetos com órbitas que são aproximadamente circulares e têm baixa inclinação, sugerindo que eles não foram fortemente perturbados desde a formação do sistema solar. NASA / JHU-APL / SwRI

Tudo isso se encaixa perfeitamente em um quadro geral: os objetos do Cinturão de Kuiper deveriam ter contido amplo metano e água gelada quando se formaram e, com o tempo, a radiação espacial e os fótons ultravioletas do Sol distante os converteriam em hidrocarbonetos mais complexos, conhecidos como tolins . tons nitidamente escuros e avermelhados. Quanta água e metano podem estar mais profundos é algo desconhecido: como os dois lóbulos estão em contato, em vez de orbitar uns aos outros, não há como determinar sua densidade e, assim, obter pistas sobre sua composição geral.

Idealmente, uma pequena lua apareceria em uma das imagens ainda armazenadas a bordo do New Horizons. Essa descoberta forneceria rapidamente uma estimativa de densidade para 2014 MU 69 . Stern ressalta que vai demorar até agosto ou setembro de 2020 para receber todas as observações da passagem aérea. Aqueles prováveis ​​fornecerão muito mais descobertas e surpresas.

Vendo o dobro no cinturão de Kuiper

Mesmo antes que a New Horizons fizesse aquela foto perfeita no início deste ano, observadores baseados em terra usaram resultados de uma ocultação estelar desafiadora em julho de 2017 para deduzir que 2014 MU 69 era provavelmente um par de objetos de tamanho semelhante que orbitam um ao outro ou um "contato binário" (que provou ser). De fato, o Cinturão de Kuiper parece se eriçar de fato com objetos duplos - muito mais do que os teóricos esperam por meio da noção convencional de corpos primordiais que crescem gradualmente de pedregulhos a pedregulhos a planetesimais.

O que a New Horizons descobriu não foi apenas "uma almôndega no topo de uma panqueca", explica William McKinnon (Universidade de Washington), mas sim "algo ainda mais único e estranho". Os dois eixos principais dos lobos estão alinhados dentro de 10 ° - evidência clara, diz McKinnon, que eles estavam alinhados assim quando se juntaram - e não por acaso.

Em vez disso, nos últimos anos, os dinamistas passaram a adotar uma maneira de montar corpos de sistemas solares muito rapidamente - e freqüentemente como objetos emparelhados - por meio de um processo chamado instabilidade de streaming . Os detalhes são um pouco confusos, mas aqui está a idéia básica: em um disco giratório de gás e pequenas partículas sólidas, o material mais próximo gira mais rápido do que o material mais distante. Geralmente eles deslizam um pelo outro suavemente, no que é chamado de fluxo laminar .

Mas os pesquisadores descobriram que as partículas experimentam o arrasto de gás de uma forma que faz com que elas se juntem em vez de apenas passarem umas pelas outras. Outras partículas colidem com esses aglomerados e os pequenos aglomerados crescem rapidamente em grandes massas.  Esse rápido crescimento teria sido uma grande vantagem no primordial Cinturão de Kuiper, onde a massa era escassa e não era frequente.

Melhor ainda, todo esse agrupamento teria induzido a turbulência, que por sua vez desencadeou a rotação dentro dos grupos crescentes, o que acabou criando muitos e muitos corpos binários. Uma análise de 2010 feita por David Nesvorný, Andrew Youdin e Derek Richardson mostrou que a instabilidade do streaming oferecia uma maneira fácil e eficiente de fazer com que os grandes binários do Cinturão de Kuiper fossem descobertos na Terra, e provavelmente levou a muitos pequenos binários também.

McKinnon adverte que ninguém ainda sabe como 2014 MU 69 pode ter perdido o momento angular para evoluir de um par de objetos em órbita próxima para um binário de contato. Também não está claro por que o par agora unido gira tão lentamente (em aproximadamente 15 horas). Um olhar mais atento às observações ainda a ser transmitidas da nave espacial pode oferecer mais pistas.

Fonte: Skyandtelescope.com