Fim do mistério? Oumuamua pode ser pedaço de gelo arrancado de "exoplutão"

Em 2017, um objeto muito estranho passou pelo Sistema Solar e apresentou um comportamento até então inexplicável. Com aceleração não gravitacional, formato difícil de distinguir e reflexividade peculiar, o 1I/ʻOumuamua intrigou cientistas de todo o mundo. Não demorou até que sua natureza interestelar fosse revelada, mas de onde exatamente ele veio? Dois novos artigos apresentam uma boa explicação, a melhor que tivemos até hoje.

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A princípio, ele parecia um asteroide como qualquer outro, mas logo apresentou alguns desafios, que incluíam a órbita inexplicável. Quando passou pelo Sol e começou a se afastar da estrela, sua velocidade diminuiu, como faria qualquer asteroide, só que não o suficiente! Então, será que era um cometa? Se fosse feito de gelo, como os cometas do Sistema Solar, ele transformaria seus voláteis em gás ao se aproximar do Sol, acelerando como um foguete, mas com propulsão natural. Mas tudo ficou ainda mais estranho.

Seu formato foi um mistério porque ele clareava e escurecia em intervalos regulares, indicando que não era um objeto esférico. Até aí, tudo bem, mas as mudanças inexplicáveis no brilho aparente confundiram os astrônomos. Da forma que podia ser observado pelos telescópios, seu formato poderia ser de um charuto ou de uma panqueca. Para complicar ainda mais, ele se afastou a uma velocidade assustadora, e ficou fora do alcance das lentes dos observatórios.

Para determinar as propriedades mais plausíveis deste objeto, foi preciso um grande exercício de probabilidades, usando tudo o que se sabe sobre o universo e sobre nosso Sistema Solar. Uma série de hipóteses foram publicadas e descartadas tão rapidamente quanto a publicação de novas sugestões. Foram necessários três anos para chegarmos a uma resposta realmente plausível, mas finalmente ela já está entre nós. O ‘Oumuamua não é nada de extraordinário, mas é fascinante. Um pedaço de um “exoplutão”, ou seja, um planeta anão semelhante a Plutão, mas que orbita outra estrela distante da nossa.

Os autores dos novos artigos são Alan Jackson e Steve Desch, que apresentaram sua ideia sobre o 'Oumuamua pela primeira vez na conferência Lunar and Planetary Science, em fevereiro deste ano. Na ocasião, eles propuseram que o ‘Oumuamua poderia ser feito de gelo de nitrogênio, o que explicaria o impulso movido por gás, mesmo sem sinais de voláteis nas observações. A ideia foi muito bem recebida e, aparentemente, ainda não surgiram argumentos contrários que possam refutar o estudo da dupla. Assim, os pesquisadores publicaram o estudo em duas partes na revista Journal of Geophysical Research: Planets.

Eles usaram algumas equações para modelar o movimento do objeto, considerando composição, refletividade e tamanho, e descobriram que se ele for composto por gelo de nitrogênio, as coisas funcionam. A maneira como o gelo de nitrogênio se transforma em gás, por exemplo, é compatível com o efeito de propulsão natural observado em 2017. Além disso, o gás resultante do gelo de nitrogênio ao ser sublimado.

Assim, a dupla concluiu que se o ‘Oumuamua veio de um lugar relativamente parecido com o Sistema Solar, ele poderia muito bem ser um análogo aos objetos do nosso cinturão de Kuiper, ou da Nuvem de Oort. Isso porque o gelo de nitrogênio é encontrado em grande quantidade em objetos mais periféricos do Sistema Solar, perto de Plutão e outros planetas anões, além de Tritão, a lua gigante de Netuno. Esses objetos e planetas anões possuem gelo de nitrogênio em camadas de vários quilômetros de espessura, e os astrônomos estimam que nos primeiros milênios do Sistema Solar poderiam ser quilômetros de espessura.

Também é interessante considerar que o Cinturão de Kuiper era uma região muito maior no passado, com muito mais objetos massivos. Tempos depois, os planetas gasosos como Netuno, que estavam mais perto do Sol do que hoje em dia, migraram para uma órbita mais externa. Nesse processo, Netuno acabou “empurrando” esses objetos do Cinturão de Kuiper, espalhando-os para diferentes direções, causando colisões. Em um sistema estelar parecido com o nosso, isso também pode ter acontecido — um objeto semelhante a Plutão poderia sofrer colisões, o que arremessaria fragmentos de gelo de nitrogênio no espaço interestelar. Mas ainda havia um problema para resolver: o formato do ‘Oumuamua.

Bem, mesmo essa forma tão estranha não é de todo inesperada se estivermos considerando o cenário descrito até aqui. É que se um objeto “nasce” com uma forma um tanto irregular, a tendência é que ele se torne ainda mais estranho com o passar do tempo. No espaço, nada fica parado, principalmente se você for um objeto arrancado através de colisões e arremessado para o espaço interestelar. Esse objeto viajará em alta velocidade e sofrerá efeitos semelhantes à erosão, ou seja, ele vai se desgastar com o tempo, principalmente caso se aproxime demais de uma estrela — como o Sol.

Foi exatamente isso o que aconteceu com o ‘Oumuamua: ao viajar longas distâncias e se aproximar do Sol, acabou sendo “desgastado”, mais ou menos como uma barra de sabão ganha um formato achatado à medida que você o utiliza. Em outras palavras, se o ‘Oumuamua começou sua viajem na forma de uma esfera ligeiramente achatada, é bastante plausível que ele fique ainda mais achatado à medida que se aproximasse do Sol, principalmente se for feito de gelo de nitrogênio.

O formato que o objeto ganharia na teoria se encaixa com as observações. Além disso, os autores do estudo também descobriram que o suposto pedaço de “exoplutão” feito de gelo de nitrogênio seria altamente reflexivo, ou seja, teria um grande brilho aparente, refletindo cerca de 65% da luz solar que o atinge. Para tirar a prova, basta conferir a refletividade de nosso próprio Plutão, ou de Tritão: bastante semelhante ao que foi observado no ‘Oumuamua. Com todas essas informações e hipóteses bastante plausíveis, os pesquisadores criaram uma linha do tempo para o 'Oumuamua.

A viagem do nosso visitante interestelar começou em algum lugar, a alguns milhares de anos-luz do Sol, em um sistema estelar semelhante ao nosso, incluindo um cinturão de Kuiper. Então, um pedaço de gelo de nitrogênio com cerca de cem metros de diâmetro foi arrancado de algum planeta anão, há cerca de 450 milhões de anos. Ele continuou na órbita de sua estrela, até que chegou muito perto de um grande planeta, sendo então expulso por um “chute” gravitacional para fora do sistema estelar. Astrônomos já viram isso acontecer aqui mesmo, em nosso Sistema Solar.

Após sua longa viagem de 400 milhões de anos ou mais, no espaço escuro e gelado, ele finalmente passou perto do Sol. O calor solar começou a vaporizar o nitrogênio, causando o efeito de propulsão natural, o que alterou sua aceleração e, finalmente, o “lapidou”, como a barra de sabão quando a utilizamos. Ele tinha provavelmente um tamanho de 90 x 90 x 55 metros e massa de 250 mill toneladas, aproximadamente. Quando deixar o Sistema Solar, daqui a algumas décadas, terá encolhido até sobrar cerca de 40x40x5 metros e massa de apenas 5 mil toneladas.

Essa é a explicação mais plausível para o ‘Oumuamua, e ainda não surgiram argumentos que possam confrontá-la. Os cálculos teóricos estão de acordo com as observações e, se for verdade, há um grande número de objetos como este nos sistemas estelares da Via Láctea, ao menos ao redor de estrelas semelhantes ao Sol. Os astrônomos preveem que talvez exista um quatrilhão de objetos assim, milhares deles passando pelo Sistema Solar. Só que eles são pequenos e fracos que é difícil detectá-los com nossa tecnologia atual.

Mais do que um simples pedaço de gelo espacial vagando pelo espaço, o ʻOumuamua foi uma grande oportunidade de exercer ciência da melhor maneira possível — elaborando as hipóteses mais prováveis e descartando-as uma a uma ao confrontá-las com os dados observacionais, até que uma resista a todas as objeções. Por outro lado, o visitante interestelar também se tornou um exemplo de conduta no meio científico. Talvez a hipótese de Jackson e Desch tenha falhas, mas eles já obtiveram sucesso ao resolver todas as “pontas soltas” sobre a história do ‘Oumuamua.

Fonte: Phys.org, Bad Astronomy