Mini-Curso Livre de Sistema Solar

Nuno PeixinhoGrupo de Astrofísica da Universidade de CoimbraObservatório Astronómico da Universidade de Coimbra

Departamento de MatemáticaFaculdade de Ciências e TecnologiaUniversidade de Coimbra

3

Cometas, Asteróides e outros pequenos corpos

Cintura de Asteróides

Essencialmente entre 2 e 3.5 AU.

Distribuição não uniforme.

O efeito gravítico de Júpiter não permitiu a formação de um planeta.

Conhecem-se mais de 300000.

Mtotal ~ 3.5 x 1021 kg (~0.0006 M⊕).

Missões: Galileo (NASA) - 1991; NEAR (NASA) - 1997; Deep Space 1 (NASA) - 1999; Stardust (NASA) - 2002; Rosetta (ESA) - 2008; Dawn (NASA) - 2011.

Descoberta dos Asteróides

Em 1801, Piazzi descobre Ceres, o maior asteróide (D=940 km).

Foi considerado um planeta durante 50 anos.

Ceres: parâmetros

a = 2.766 AU

q = 2.544 AU

Q = 2.987 AU

e = 0.080

D� = 940 km (0.07 D⊕)

M � = 9.5x1020 kg (0.00016 M⊕)

ρ � = 2.1 g/cm3

Prot = 9h04m

Tmed� = 167 K (-106 °C)

Famílias de Asteróides

Asteróides principais: Ceres (D=933 km), Pallas (D=525 km), Vesta (D=510 km) ... e Portugal.

Famílias dinâmicas da Cintura Principal: Flora, Hungaria, Phocaeda, Eos, Koronis, Themis, Cybeles e Hildas.

Os NEA (Near-Earth Asteroids) possuem periélios entre as 0.983 e 1.017 AU, portanto, passam muito próximo da Terra: Atens, Apollos, Amors.

Taxonomia (classes espectrais): Tipo C: carbonáceos (75%) Tipo S: rochosos (17%) Tipo M: metálicos

Cometas entre os Asteróides

Em 2006, Hsieh & Jewitt, descobrem 3 cometas entre os asteroides.

Estes cometas (MBC: Main Belt Comets) aparentam ser “nativos” e não de origem migratória, alterando a visão que se tem da Cintura de Asteróides.

Os MBC podem ser uma fonte da água na Terra.

Asteróides com luas

Em 1993, a sonda Galileo observou a lua Dactyl (1.4 km), em torno de Ida (D=31.3 km) a uma distância de 108 km, com um período orbital de 1.54 d.

Presentemente conhecem-se 60 asteróides com um satélite natural.

Visitas

Em 1997 a sonda NEAR passa por Mathilde e em 2000 por Eros

Eros é, provavelmente, um fragmento de uma colisão primordial; é um corpo consolidado e não uma “pilha de cascalho”; e está coberto por uma fina camada de poeiras.

Visitas

Em 1997 a sonda NEAR passa por Mathilde e em 2000 por Eros

Eros é, provavelmente, um fragmento de uma colisão primordial; é um corpo consolidado e não uma “pilha de cascalho”; e está coberto por uma fina camada de poeiras.

Cometas

Bolas de gelos e poeiras (Whipple 1950).

Classificam-se normalmente em: de curto período (P<200 a) de longo período (P>200 a)

Originários da Cintura de Kuiper e da Nuvem de Oort (confins do Sistema Solar).

Missões: Sakigake (Japão), Suisei (Japão), Vega 1-2 (URSS), Giotto (ESA) - 1986; Deep Space 1 (NASA) - 2001; Stardust (NASA) - 2006, Deep Impact (NASA) - 2005, Rosetta (ESA) - 2014.

Caudas

Ao aproximarem-se do Sol os gelos sublimam, libertando também as poeiras que aprisionam, criando:

uma “coma” densa uma cauda de poeiras (branca) uma cauda de gases ionizados (azulada) uma nuvem de hidrogénio.

As caudas “apontam” no sentido contrário ao do Sol.

A cauda de poeiras é arqueada, sendo a de iões direita.

Composição

A radiação e o vento solar ionisam as moléculas gasosas que se libertam.

Núcleo

Os núcleos tem dimensões de 1 a 50 km.

Núcleo

Os núcleos tem dimensões de 1 a 50 km.

Wild 2 Borrelly

“Rebentando com um cometa”

Em 2005 a sonda Deep Impact lançou um projéctil contra o cometa Tempel 1.

O ejecta criado pelo impacto leva a concluir que os cometas são mais “bolas de poeira cheias de gelos” do que “bolas de gelos com poeiras”.

Fragmentação de cometas

Em 1994 o Shoemaker-Levy 9 foi observado a fragmentar-se e cair sobre Júpiter.

Neste momento a fragmentação do Schwassman-Wachmann 3 está a ser observada.

Fragmentação de cometas

Em 1994 o Shoemaker-Levy 9 foi observado a fragmentar-se e cair sobre Júpiter.

Neste momento a fragmentação do Schwassman-Wachmann 3 está a ser observada.

Os cometas “hélio-roçagantes”

Em 1998, ao estudar o Sol, a sonda Soho detecta dois cometas “roçando-o”, tendo detectado mais de 1000 até hoje.

Gregos e Troianos

Pontos de Lagrange - no problema de três corpos existem 5 pontos nos quais uma pequena massa não sentirá nenhuma força:

L1, L2 e L3 estão na linha das duas massas m1 e m2 (pontos instáveis); L4 e L5 estão 60° à frente e atrás da massa m2, respectivamente (pontos estáveis).

Em 1906, Max Wolf descobre Achilles, o primeiro Troiano (Grego) de Júpiter

Júpiter tem 2042 Troianos. Neptuno tem 4 Troianos. Marte tem 5 candidatos. Existem Troianos no sistema Saturno-Tethys e Saturno-Dione.

Centauros

Em 1977, Kowall, descobre o primeiro Centauro: 1977UB (2060 Chiron)

Chiron era já visível em chapas fotográficas que remontam a 1895!

E nunca cheguei a acabar

o curso.

Centauros: cometas ou asteróides?

Os Centauros possuem órbitas caóticas entre Júpiter e Neptuno.

São a fase de transição entre a Cintura de Kuiper e os Cometas de Curto Período.

Presentemente conhecem-se cerca de 60.

Em 1989, Meech et al. descobrem uma “coma” em Chiron, i.e. um comportamento de cometa.

Plutão

Aparentemente era necessário um outro planeta, para além de Neptuno, para explicar algumas perturbações orbitais.

No início do séc. XX, Persival Lowell procurou, sem sucesso, o “Planeta-X”.

Em 1930, Clyde Tombaugh descobre Plutão, mas muito afastado da região prevista e muito pequeno para explicar as perturbações, continuando a busca por mais 13 anos.

Em 1993, Standish, demonstra que afinal as alegadas perturbações eram apenas erros. ⇒

Plutão foi descoberto por insistência e sorte!

Odeio teóricos!

Plutão

À semelhança de Úrano também roda “deitado”.

Tem uma ténue atmosfera de Azoto e Metano que “congela” quando está próximo do afélio.

Parâmetros

a = 39.5 AU

q = 29.7 AU

Q = 49.3 AU

e = 0.248

i � = 17.1°

Eixo = 122.5°

Ptra = 248 a

D� = 2306 km (0.18 D⊕)

M � = 1.3x1022 kg (0.0021 M⊕)

ρ � = 2.0 g/cm3

Prot�= -6.387 d (retrógrado)

Patm = 3x10-6 atmTmed� = 44 K (-229 °C)

Caronte

Tem uma possível atmosfera de Azoto ou Metano muito ténue.

Parâmetros

dPL = 19571 km

Porb= 6.387 d

D� = 1212 km (0.095 D⊕)

M � = 1.5x1021 kg (0.00025 M⊕)

ρ � = 1.6 g/cm3

Prot�= 6.387 d (síncrono)

Patm < 1x10-7 atmTmed� = 53 K (-220 °C)

As novas luas de Plutão

Em 2005, Canup demonstra que o sistema Plutão-Caronte se formou com uma colisão.

Em 2005, Weaver et al. detectam duas novas luas em Plutão (D~50-150 km):

S/2005P1 (dPL=6500 km) S/2005P2 (dPL=49000 km)

Em 2006, Stern et al., demonstra que as novas luas também se formaram desta colisão.

As novas luas de Plutão

Em 2005, Canup demonstra que o sistema Plutão-Caronte se formou com uma colisão.

Em 2005, Weaver et al. detectam duas novas luas em Plutão (D~50-150 km):

S/2005P1 (dPL=6500 km) S/2005P2 (dPL=49000 km)

Em 2006, Stern et al., demonstra que as novas luas também se formaram desta colisão.

Os Trans-Neptunianos

Leonard (1930), Edgeworth (1943, 1949) e Kuiper (1951) especulam sobre a existência de pequenos corpos para além de Neptuno ou Plutão.

Após várias tentativas por diferentes grupos nos anos 80, eis que em 1992 Luu e Jewitt descobrem o primeiro TNO: 1992QB1.

Quero ouvir Música Clássica.

Eu é que sou o chefe e quero Dead

Metal.

N(D>100 km) ~ 105

N(D>1 km) ~ 1010

N(D>1000 km) ~ 10

TNOs ≈ 1200

(Binarios = 14)

MEKB ~ 0.1 M⊕

Os Trans-Neptunianos

N(D>100 km) ~ 105

N(D>1 km) ~ 1010

N(D>1000 km) ~ 10

TNOs ≈ 1200

(Binarios = 14)

MEKB ~ 0.1 M⊕

Os Trans-Neptunianos

Os Trans-Neptunianos Os TNOs subdividem-se em famílias dinâmicas: Clássicos, Plutinos e Objectos do Disco Disperso (SDOs).

Parecem também consistir na sobreposição de duas populações, gerada durante a migração dos planetas gigantes (Gomes 2003, Levison & Morbidelli 2003).

O “décimo planeta”: 2003UB313

Em 2005, Ortiz e Santos-Sanz anunciam a descoberta de um TNO maior que Plutão.

O objecto já era conhecido desde 2003 por Brown et al. e estala a polémica.

Parâmetros

a = 67.7 AU

q = 37.8 AU

Q = 97.6 AU

e = 0.442

i � = 44°

Ptra = 557 a

D� ≈ 2400 km (1.05 DPL)Prot = ?

Número de satélites = 1

O “décimo planeta”: 2003UB313

Em 2005, Ortiz e Santos-Sanz anunciam a descoberta de um TNO maior que Plutão.

O objecto já era conhecido desde 2003 por Brown et al. e estala a polémica.

Parâmetros

a = 67.7 AU

q = 37.8 AU

Q = 97.6 AU

e = 0.442

i � = 44°

Ptra = 557 a

D� ≈ 2400 km (1.05 DPL)Prot = ?

Número de satélites = 1

O objecto mais distante: Sedna (2003VB12)

Descoberto em 2003 por Brown et al., acreditou-se, ao princípio, ser um planeta.

Hoje crê-se ser apenas um SDO ou um membro de uma “Nuvem de Oort Interior”.

Parâmetros

a = 489 AU

q = 76.1 AU

Q = 902 AU

e = 0.844

i � = 12°

Ptra ≈ 10800 a

D� ≈ 1800 km (0.78 DPL)Prot = 10.3h (?)

O objecto mais distante: Sedna (2003VB12)

Descoberto em 2003 por Brown et al., acreditou-se, ao princípio, ser um planeta.

Hoje crê-se ser apenas um SDO ou um membro de uma “Nuvem de Oort Interior”.

Parâmetros

a = 489 AU

q = 76.1 AU

Q = 902 AU

e = 0.844

i � = 12°

Ptra ≈ 10800 a

D� ≈ 1800 km (0.78 DPL)Prot = 10.3h (?)

A Nuvem de Oort Em 1950, Oort conclui que deveria existir uma “nuvem”, muito distante, em torno do Sistema Solar que seria a fonte dos cometas (em 1932 Öpik ja o tinha sugerido).

Criada pelo grande número de objectos ejectados do Sistema Solar pelos planetas gigantes.

Parâmetros

A nuvem deverá estar entre

as 50000 e as 100000 AU

(~1 ano-luz).

Estrelas próximas poderão

“empurrar” os seus cometas

para o interior do Sistema

Solar.

Número de cometas ~ 1012

Fim