Pequenos planetas e asteroides também podem ter anéis como os de Saturno

Mesmo que você tenha um telescópio razoável, o único planeta a exibir anéis durante observações noturnas será Saturno. No entanto, os astrônomos já detectaram anéis mais discretos em Júpiter, Netuno e Urano através de instrumentos mais robustos. O que eles não imaginavam é que planetas anões e até mesmo asteroides também podem ostentar "com orgulho" discos de detritos ao redor de si mesmos.

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Descobrir que objetos pequenos do Sistema Solar possuem anéis foi, de certo modo, chocante. É que para manter essas estruturas, planetas como Saturno contam com a ajuda gravitacional de suas luas, mas objetos como Chariklo não têm nenhum satélite natural. Ainda assim, os anéis estão lá, e podem ser vistos através de um método chamado ocultação estelar.

Este método é usado quando o objeto alvo — no caso, o asteroide Chariklo — visto da Terra passa diretamente na frente de uma estrela. Quando isso ocorre, observadores de todo o nosso planeta podem cronometrar quanto tempo a estrela fica “escondida” atrás do alvo. Com essa informação, os cientistas podem calcular o tamanho e a forma do objeto.

No caso de Chariklo, os astrônomos ainda não têm muita certeza se o asteroide é uma esfera com uma montanha protuberante, ou se possui formado alongado como uma batata. Mas eles sabem que se trata de um objeto com cerca de 250-300 km de diâmetro e que, segundo observações da ocultação em 2013, possui anéis ao seu redor.

O mais chocante é o fato de Chariklo ter não apenas um, mas dois discos de poeira, localizados a cerca de 390 e 405 km de seu centro. E ele não está sozinho nessa “esquisitice”: Haumea, um corpo muito maior, com cerca de 2.322 × 1.704 x 1.026 km, também ostenta um anel de 70 km de largura.

Como esses anéis permanecem sem cair nos asteroides, ou sem voarem em uma órbita livre ao redor do Sol? Haumea tem duas pequenas luas, mas elas orbitam longe demais para afetar o anel, de modo que o restrinja, como fazem as luas de Saturno. Os anéis de Chariklo são ainda mais “perturbadores”, pois este objeto não tem luas.

Um estudo publicado pela revista Nature em 2018 forneceu algumas respostas através de simulações e fórmulas matemáticas complexas, e concluiu que esses anéis se mantém pelo formato irregular dos asteroides. Eles simularam dois objetos — Chariklo como uma esfera com uma montanha de 5 km de altura em seu equador, e Haumea com o formato de batata.

O resultado foi que as formas irregulares afetam e muito as partículas que compõem os anéis. Como não se tratam de esferas perfeitas, o centro gravitacional dos objetos não estão exatamente no centro de seus corpos, e isso influencia tudo ao redor. Os objetos têm um ponto chamado distância de co-rotação — a esta distância bastante específica do asteroide, uma partícula completa uma volta em torno do objeto no mesmo período em que este mesmo objeto completa uma volta em torno de si mesmo.

Nosso planeta também tem uma distância de co-rotação, só que a conhecemos com outro nome: órbita geossíncrona. Trata-se de um ponto da órbita terrestre onde os satélites artificiais completam uma volta ao redor da Terra em 24h, ou seja, no mesmo tempo em que o planeta completa uma volta em torno de si mesmo.

Voltando à simulação dos asteroides, os cientistas descobriram que uma partícula do anel orbitando dentro desta distância de co-rotação é perturbada pela forma assimétrica do corpo (a montanha, no caso de Chariklo, e a forma de batata, no caso de Haumea). Com isso, a partícula é puxada para mais perto, e eventualmente cai na superfície do objeto. Uma partícula fora da distância de co-rotação é ejetada ainda mais para fora. Mas esse não é o fim da história — um processo chamado ressonância orbital entra em cena.

Uma vez que a ressonância é ativada, o período orbital da partícula é uma fração da rotação do asteroide. Por exemplo, o corpo gira em torno de si duas vezes para cada órbita da partícula do anel ao redor do objeto. Pense nisso como balançar as pernas em um balanço para ir mais alto sem que alguém precise empurrar. No caso da ressonância orbital, a partícula do anel que estava se afastando da distância de co-rotação é puxada de volta.

Essa é a força que restringe os anéis, mantendo-os ao redor de asteroides relativamente pequenos, mesmo que eles não tenham luas para controlar o sistema. Há outros fatores em jogo, como a rapidez com que o corpo principal gira e quanto tempo leva para as partículas dos anéis orbitarem o objeto. Mas, essencialmente, é à ressonância orbital que os asteroides devem agradecer por poderem ostentar anéis, mesmo que alguém diga que eles não podem fazer isso.

Fonte: Bad Astronomy