Como é e onde fica a borda do Sistema Solar?

Como é e onde fica a borda do Sistema Solar?

Por Daniele Cavalcante | Editado por Patrícia Gnipper | 16 de Setembro de 2021 às 08h20
NASA/JPL-Caltech

Quando nos referimos ao Sistema Solar, geralmente estamos falando do Sol, os planetas e um punhado de asteroides que ficam bem perto das órbitas de Júpiter, Marte, ou um pouco depois de Netuno. No entanto, além dos planetas anões como Plutão, Eris e Makemake, parece haver uma imensidão escura e gelada, repleta de objetos, conhecida como Nuvem de Oort. Mas onde exatamente o Sistema Solar termina? E como é a borda do Sistema Solar?

Os confins do Sistema Solar

A Nuvem de Oort (Imagem: Reprodução/Reprodução/Don Davis)

Há 4,6 bilhões de anos, nascia o Sistema Solar a partir do disco protoplanetário que orbitava o nosso Sol, quando este ainda era uma estrela muito jovem. Esse disco formado de poeira e gás deu origem aos primeiros protoplanetas, blocos de construção dos mundos que viriam a se desenvolver. Alguns desses blocos, no entanto, falharam em ganhar massa e crescer, e formaram objetos como enormes asteroides. Em outras partes do mesmo disco, milhões de rochas e cometas surgiram.

Esses objetos teriam se formado mais perto do Sol, mas as interações gravitacionais com os jovens mundos gigantes, como Júpiter, expulsaram-nos para a órbita mais distante. Alguns modelos sugerem que houve então uma série de colisões que destruiu a maioria dos cometas antes de chegar à região da Nuvem de Oort — uma extensa área que circula todo o Sistema Solar, formada por pedregulhos.

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Quem primeiro sugeriu a existência da Nuvem de Oort parece ter sido o astrônomo estoniano Ernst Öpik, em 1932. A ideia era explicar os cometas de longo período, isto é, que percorrem o espaço durante décadas, ou séculos, antes de aproximarem-se novamente do Sol. A proposta foi levada adiante em 1950 pelo astrônomo holandês Jan Oort para resolver um paradoxo.

(Imagem: Reprodução/William Crochot/NASA)

O que Oort percebeu foi haver um pico na quantidade de cometas de longo período que conseguiam se afastar até cerca de 20.000 UA (unidades astronômicas; uma UA equivalente à distância entre a Terra e o Sol), o que sugeria a existência de um depósito de objetos naquela região, com uma distribuição isotrópica (igual em todas as direções) e esférica. A Nuvem seria composta de duas partes: a parte interna em forma de disco e uma parte externa em forma esférica.

Nessa parte externa, estaria o limite gravitacional do Sistema Solar, ou seja, o último lugar do universo onde o Sol exerce gravidade o suficiente para “segurar” objetos em sua órbita. Assim, a Nuvem de Oort está a uma distância estimada entre 5 mil e 100 mil unidades astronômicas. Entretanto, os astrônomos ainda não conseguiram obter nenhuma imagem da Nuvem de Oort, simplesmente porque esses objetos estariam longe demais para serem observados, principalmente a uma distância tão grande da nossa estrela.

Embora essa região ainda seja considerada hipotética, é a ideia mais aceita — ou pelo menos a mais popular — para explicar a população de cometas de longo período. Na verdade, é um consenso entre os astrônomos que a Nuvem externa marca o limite do Sistema Solar. Cogita-se que a Nuvem de Oort possa ser formada por alguns trilhões de cometas de mais de 1 km de diâmetro e bilhões com aproximadamente 20 km de diâmetro.

Note como o espaço interestelar começa antes da Nuvem de Oort. As distâncias marcadas estão em unidades astronômicas (Imagem: Reprodução/NASA/JPL-Caltech)

Existem algumas simulações que mostram como a Nuvem poderia ter se formado, algumas delas sugerindo que os pedregulhos de lá nasceram com a troca de materiais entre o Sol e suas estrelas irmãs (há muito se supõe que o Sol teve pelo menos uma estrela gêmea, e ambas estrelas teriam se separado logo após se formarem).

Se o cometa Halley, que é um desses objetos de longo período, puder ser usado como parâmetro para o tipo de corpos que existem por lá, a massa total da Nuvem de Oort poderia ser de 3x10²⁵, cerca de cinco vezes a da Terra. Este é o limite oficial do Sistema Solar, e estima-se que as sondas Voyager levarão 300 anos para chegar nessa fronteira e 30 mil anos para abandonar de vez o Sistema Solar. É, existe muito espaço lá fora.

Heliosfera e heliopausa

Ilustração das camadas da Heliosfera (Imagem: Reprodução/NASA/IBEX/Adler Planetarium)

Embora a Nuvem de Oort seja considerada a fronteira do Sistema Solar, há uma certa confusão quando se fala sobre os limites da influência do Sol e o espaço interestelar. As sondas Voyager, por exemplo, ultrapassaram a região conhecida como Heliopausa, que marca o encontro dos raios solares com a radiação cósmica interestelar. Esse choque provoca uma espécie de “escudo”, que acaba nos protegendo da maior parte da radiação externa. Contudo, a Nuvem de Oort fica muito além da Heliopausa.

Para diferenciar essas regiões, é preciso primeiro compreender que o Sistema Solar conta com uma espécie de “bolha” que o rodeia, e se estende para muito além da órbita de Plutão. Esta bolha é mantida por duas forças: uma que é emitida do lado de dentro (a pressão do vento solar, que viaja em velocidade supersônica) e outra do lado de fora (a pressão do meio interestelar). Essa bolha se chama Heliosfera.

A Heliosfera, no entanto, é normalmente retratada como algo de formato alongado, por causa do movimento do Sol (e, portanto, do Sistema Solar) em relação à Galáxia. Isso porque nosso “quintal cósmico” orbita o centro da Via Láctea, a uma velocidade de 239 km/s. Assim, o Sol completa uma volta na galáxia em 219 milhões de anos. Essa alta velocidade faz com que a bolha que envolve o Sistema Solar deixe um rastro para trás.

(Imagem: Reprodução/NASA/JPL-Caltech)

Por outro lado, na parte da “frente” da Heliosfera, a interação com o meio interestelar cria uma região de choque, onde a velocidade do vento solar passa a ser subsônica. Esta região é conhecida como termination shock — essa área foi ultrapassada pela Voyager I em dezembro de 2004, quando esta estava a cerca de 80 UA do Sol. Por fim, à frente da termination shock, forma-se a Heliopausa, a qual a Voyager I alcançou em 2012, quando estava a 121 UA do Sol.

Lembre-se, contudo, que a Nuvem de Oort está a 5 mil e 100 mil unidades astronômicas do Sol, o que é muito mais distante que a Heliopausa. Pense que uma unidade astronômica é a distância média entre a Terra e o Sol; logo, 100 mil unidades astronômicas é algo realmente muito distante. Por isso, não é correto afirmar que as sondas Voyager deixaram o Sistema Solar. Apesar disso, elas estão na região considerada “espaço interestelar local”, porque ali a radiação galáctica viaja em direção à Heliopausa. E para saber mais sobre a heliosfera, a NASA planeja lançar a missão Interstellar Mapping and Acceleration Probe (IMAP) em 2025.

Fonte: NASA, Live Science

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