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Objetos no espaço além de Netuno desafiam cientistas há décadas, após imagens revelarem que cerca de 10% dos corpos do Cinturão de Kuiper possuem formato duplo semelhante a bonecos de neve, reacendendo o debate sobre sua formação
Pesquisadores da Michigan State University reproduziram, por simulação computacional, a forma de dois lóbulos observada em objetos no espaço no Cinturão de Kuiper, indicando que o colapso gravitacional pode explicar por que cerca de 10% dos planetesimais são binários de contato.
Simulação reproduz forma natural de objetos no espaço com dois lóbulos
Astrônomos debatem há anos por que tantos objetos no espaço, especialmente no sistema solar externo, apresentam formato semelhante ao de um boneco de neve.
No Cinturão de Kuiper, além de Netuno, encontram-se blocos gelados preservados desde o início do sistema solar, conhecidos como planetesimais.
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Cerca de um em cada 10 desses corpos é classificado como binário de contato, ou seja, formado por duas esferas conectadas. A origem dessa configuração, sem recorrer a eventos raros ou fenômenos exóticos, permanecia uma questão em aberto.
Jackson Barnes, estudante de pós-graduação da Michigan State University, criou a primeira simulação capaz de reproduzir naturalmente a forma de dois lóbulos por meio de colapso gravitacional. O trabalho foi publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Modelos computacionais anteriores tratavam colisões como fusões de massas fluidas que resultavam em esferas, impedindo a formação dessas geometrias específicas. A nova simulação utiliza recursos do Institute for Cyber-Enabled Research e seu cluster de computação de alto desempenho.
Com isso, os objetos mantêm sua resistência estrutural e podem repousar uns sobre os outros, permitindo a formação estável dos dois lóbulos característicos observados em objetos no espaço do Cinturão de Kuiper.
Evidências observacionais reforçam hipótese de colapso gravitacional
Binários de contato foram fotografados de perto pela sonda New Horizons, da NASA, em janeiro de 2019. As imagens levaram cientistas a reexaminar outros corpos do Cinturão de Kuiper.
Constatou-se que aproximadamente 10% de todos os planetesimais pertencem a essa categoria. Esses objetos no espaço permanecem majoritariamente intocados, flutuando em uma região pouco povoada e relativamente protegida de colisões.
Segundo Seth Jacobson, professor de Ciências da Terra e Ambientais e autor sênior do estudo, se 10% dos planetesimais são binários de contato, o processo responsável por sua formação não pode ser raro. Para ele, o colapso gravitacional se ajusta ao que foi observado.
Teorias alternativas envolvem eventos especiais ou fenômenos incomuns que, embora possíveis, não ocorreriam com frequência suficiente para explicar a proporção identificada.
Formação inicial dos planetesimais e dinâmica orbital
Nos primórdios da Via Láctea, a galáxia era composta por um disco de poeira e gás. Remanescentes desse período estão presentes no Cinturão de Kuiper, incluindo planetas anões como Plutão, cometas e planetesimais.
Planetesimais são os primeiros grandes corpos formados a partir do disco de poeira e seixos. Assim como flocos de neve comprimidos formam uma bola de neve, esses objetos se originam da agregação de partículas do tamanho de seixos unidas pela gravidade.
Em determinadas circunstâncias, quando a nuvem em rotação colapsa sobre si mesma, o objeto pode se fragmentar, originando dois planetesimais que passam a orbitar um ao outro. Astrônomos observam muitos sistemas binários no Cinturão de Kuiper.
Na simulação de Barnes, as órbitas desses corpos espiralam para dentro até que os dois entram em contato de forma suave e se fundem, mantendo suas formas arredondadas. Esse processo explica a morfologia de objetos no espaço com dois lóbulos conectados.
Estabilidade ao longo da história do sistema solar
Uma questão central é como esses dois corpos permanecem unidos ao longo de bilhões de anos. Barnes explica que a probabilidade de colisão com outro objeto é baixa naquela região.
Sem colisões significativas, não há força capaz de separá-los. A maioria desses sistemas binários sequer apresenta crateras, indicando histórico limitado de impactos.
Cientistas suspeitavam que o colapso gravitacional estivesse por trás da formação desses objetos no espaço, mas não haviam conseguido testar completamente a hipótese.
O modelo desenvolvido por Barnes é o primeiro a incorporar a física necessária para reproduzir binários de contato de forma consistente. Segundo o pesquisador, é a primeira vez que a hipótese pode ser testada de maneira legítima, o que torna o estudo particulramente relevante.
Barnes afirma que o modelo pode auxiliar na compreensão de sistemas binários compostos por três ou mais objetos. A equipe trabalha agora na criação de uma nova simulação que modele com maior precisão o processo de colapso.
À medida que novas missões da NASA exploram regiões ainda não mapeadas do sistema solar, os pesquisadores consideram possível que mais objetos no espaço com formato semelhante venham a ser identificados, ampliando o entendimento sobre a formação dos primeiros corpos planetários.
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