Cauda semelhante a um cometa de asteroide não é feita de poeira, revelam observatórios solares

Um asteroide estranho acaba de ficar um pouco mais estranho. Sabemos há algum tempo que o asteroide 3200 Phaethon age como um cometa.

Esta ilustração mostra o asteroide Phaethon sendo aquecido pelo Sol. A superfície do asteroide fica tão quente que o sódio dentro da rocha de Phaethon provavelmente vaporiza e ventila para o espaço, fazendo com que ele brilhe como um cometa e forme uma cauda. Créditos: NASA/JPL-Caltech/IPAC 

Ele brilha e forma uma cauda quando está perto do Sol, e é a fonte da chuva anual de meteoros Geminídeas, embora os cometas sejam responsáveis pela maioria das chuvas de meteoros. Os cientistas culparam o comportamento semelhante ao cometa de Phaethon na poeira que escapa do asteroide enquanto ele é queimado pelo Sol. No entanto, um novo estudo usando dois observatórios solares da NASA revela que a cauda de Phaethon não é empoeirada, mas na verdade é feita de gás sódio.

"Nossa análise mostra que a atividade semelhante a um cometa de Phaethon não pode ser explicada por qualquer tipo de poeira", disse o estudante de doutorado do Instituto de Tecnologia da Califórnia Qicheng Zhang, que é o principal autor de um artigo publicado no Planetary Science Journal relatando os resultados.

Os asteroides, que são principalmente rochosos, geralmente não formam caudas quando se aproximam do Sol. Os cometas, no entanto, são uma mistura de gelo e rocha, e normalmente formam caudas à medida que o Sol vaporiza seu gelo, expelindo material de suas superfícies e deixando um rastro ao longo de suas órbitas. Quando a Terra passa por uma trilha de detritos, esses pedaços de cometas queimam em nossa atmosfera e produzem um enxame de estrelas cadentes – uma chuva de meteoros. 

Depois que os astrônomos descobriram Phaethon em 1983, eles perceberam que a órbita do asteroide correspondia à dos meteoros Geminídeas. Isso apontou para Phaethon como a fonte da chuva anual de meteoros, mesmo que Phaethon fosse um asteroide e não um cometa.

Em 2009, o Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO) da NASA avistou uma cauda curta que se estendia de Phaethon quando o asteroide atingiu seu ponto mais próximo do Sol (ou "periélio") ao longo de sua órbita de 524 dias. Telescópios regulares não tinham visto a cauda antes porque ela só se forma quando Phaethon está muito perto do Sol para observar, exceto com observatórios solares. 

O STEREO também viu a cauda de Phaethon se desenvolver em abordagens solares posteriores em 2012 e 2016. A aparência da cauda apoiou a ideia de que a poeira estava escapando da superfície do asteroide quando aquecida pelo Sol. 

No entanto, em 2018, outra missão solar fotografou parte da trilha de detritos das Geminídeas e encontrou uma surpresa. Observações da Parker Solar Probe da NASA mostraram que a trilha continha muito mais material do que Phaethon poderia derramar durante suas aproximações ao Sol. 

Esta sequência de duas horas de imagens do Observatório Solar e Heliosférico (SOHO) mostra Phaethon (circulado) se movendo em relação às estrelas de fundo. As imagens foram tiradas em 15 de maio de 2022, quando o asteroide de 3,4 milhas de largura se aventurou perto do Sol, a uma distância de 13 milhões de milhas. Enquanto o SOHO observa rotineiramente o Sol, ele também observa muitos objetos que passam perto do Sol, incluindo cometas e asteroides. As manchas brancas aleatórias são partículas energéticas, ou raios cósmicos, que constantemente bombardeiam a câmera SOHO. Créditos: ESA/NASA/USNRL/Karl Battams

A equipe de Zhang se perguntou se algo mais, além da poeira, estava por trás do comportamento semelhante ao cometa de Phaethon. "Os cometas muitas vezes brilham brilhantemente pela emissão de sódio quando muito perto do Sol, por isso suspeitamos que o sódio também poderia desempenhar um papel fundamental no brilho de Phaethon", disse Zhang. 

Um estudo anterior, baseado em modelos e testes de laboratório, sugeriu que o calor intenso do Sol durante as aproximações solares próximas de Phaethon poderia de fato vaporizar o sódio dentro do asteroide e impulsionar a atividade semelhante a um cometa. 

Na esperança de descobrir do que a cauda é realmente feita, Zhang a procurou novamente durante o último periélio de Phaethon em 2022. Ele usou a espaçonave Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) - uma missão conjunta entre a NASA e a Agência Espacial Europeia (ESA) - que possui filtros de cor que podem detectar sódio e poeira. A equipe de Zhang também pesquisou imagens de arquivo do STEREO e do SOHO, encontrando a cauda durante 18 das aproximações solares próximas de Phaethon entre 1997 e 2022. 

Nas observações do SOHO, a cauda do asteroide apareceu brilhante no filtro que detecta sódio, mas não apareceu no filtro que detecta poeira. Além disso, a forma da cauda e a maneira como ela brilhou quando Phaethon passou pelo Sol correspondeu exatamente ao que os cientistas esperariam se fosse feita de sódio, mas não se fosse feita de poeira. 

Esta evidência indica que a cauda de Phaethon é feita de sódio, não de poeira. 

"Não só temos um resultado muito legal que meio que derruba 14 anos de pensamento sobre um objeto bem examinado", disse o membro da equipe Karl Battams, do Laboratório de Pesquisa Naval, "mas também fizemos isso usando dados de duas espaçonaves heliofísicas - SOHO e STEREO - que não tinham a intenção de estudar fenômenos como este".

O Coronógrafo de Grande Ângulo e Espectrometria (LASCO) no Observatório Solar e Heliosférico (SOHO) fotografou o asteroide Phaethon através de diferentes filtros quando o asteroide passou perto do Sol em maio de 2022. À esquerda, o filtro laranja sensível ao sódio mostra o asteroide com uma nuvem circundante e uma pequena cauda, sugerindo que os átomos de sódio da superfície do asteroide estão brilhando em resposta à luz solar. À direita, o filtro azul sensível à poeira não mostra nenhum sinal de Phaethon, indicando que o asteroide não está produzindo nenhuma poeira detectável. Créditos: ESA/NASA/Qicheng Zhang

Zhang e seus colegas agora se perguntam se alguns cometas descobertos pelo SOHO – e por cientistas cidadãos que estudam imagens do SOHO como parte do Projeto Sungrazer – não são cometas. 

"Muitos desses outros 'cometas' de contornos solares também podem não ser 'cometas' no sentido habitual e gelado do corpo, mas podem ser asteroides rochosos como Phaethon aquecidos pelo Sol", explicou Zhang. 

Ainda assim, uma questão importante permanece: se Phaethon não derrama muita poeira, como o asteroide fornece o material para a chuva de meteoros Geminídeas que vemos a cada dezembro? 

A equipe de Zhang suspeita que algum tipo de evento perturbador há alguns milhares de anos – talvez um pedaço do asteroide se quebrando sob as tensões da rotação de Phaethon – fez com que Phaethon ejetasse o bilhão de toneladas de material estimado para compor o fluxo de detritos das Geminídeas. Mas o que foi esse evento permanece um mistério. 

Mais respostas podem vir de uma próxima missão da Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA) chamada DESTINY+ (abreviação de Demonstração e Experimento de Tecnologia Espacial para a viagem interplanetária Phaethon fLyby e dUst Science). 

No final desta década, espera-se que a sonda DESTINY+ voe além de Phaethon, fotografando sua superfície rochosa e estudando qualquer poeira que possa existir em torno deste enigmático asteroide.

Fonte: nasa.gov