20000 Varuna - 20000 Varuna

20000 Varuna
20000-varuna hst.jpg
Imagem do telescópio espacial Hubble de Varuna, tirada em 2005
Descoberta 
Descoberto por Spacewatch
( Robert McMillan )
Data de descoberta 28 de novembro de 2000
Designações
(20000) Varuna
Pronúncia / V ÆR ən ə / varR -ə-nə
Nomeado após
Varuna
2000 WR 106
TNO  · cubewano
Scat-Ext
Adjetivos Varunian / v ə r u n i ə n /
Características orbitais
Época 31 de maio de 2020 ( JD 2459000.5)
Parâmetro de incerteza 2
Arco de observação 64,49 anos (23.555 dias)
Abertura de precovery data 24 de novembro de 1954
Afélio 45,117  AU (6,7494  Tm )
Periélio 40,319 AU (6,0316 Tm)
42,718 AU (6,3905 Tm)
Excentricidade 0,05617
279,21 anos (101.980 d )
4,53 km / s
119,121 °
0 ° 0 m 12,708 s / dia
Inclinação 17,221 °
97,372 °
262,220 °
Netuno  MOID 12,040 AU (1,8012 Tm)
Características físicas
Diâmetro médio
~ 678 km (calculado)
654+154
-102
 km

668+154
−86
 km
Massa ≈ 1,55 × 10 20  kg
Densidade média
0,992+0,086
−0,015
 g / cm 3
6,343572 ± 0,000006  h
0,127+0,04
−0,042
IR (moderadamente vermelho)
B − V =0,88 ± 0,02
V − R =0,62 ± 0,01
V − I =1,24 ± 0,01
20,3 ( oposição )
3,760 ± 0,035 ,
3,6

20000 Varuna , designação provisória 2000 WR 106 , é um grande objeto transnetuniano e um possível planeta anão no cinturão de Kuiper . Foi descoberto em dezembro de 2000 pelo astrônomo americano Robert McMillan durante uma pesquisa Spacewatch no Observatório Nacional Kitt Peak . Possui forma alongada devido à sua rápida rotação . Tem o nome da divindade hindu Varuna , uma das divindades mais antigas mencionadas nos textos védicos .

Cálculos da curva de luz de Varuna indicam que se trata de um elipsóide de Jacobi , de formato alongado devido à sua rápida rotação. A superfície de Varuna é moderadamente vermelha devido à presença de compostos orgânicos complexos em sua superfície. O gelo de água também está presente em sua superfície e acredita-se que tenha sido exposto por colisões anteriores que também podem ter causado a rotação rápida de Varuna. Embora nenhum satélite natural tenha sido encontrado ou capturado diretamente ao redor de Varuna, a análise das variações em sua curva de luz em 2019 sugere a presença de um possível satélite orbitando próximo a Varuna.

História

Descoberta

Varuna foi descoberta com o telescópio Spacewatch de 0,9 metros no Observatório Nacional Kitt Peak

Varuna foi descoberta pelo astrônomo americano Robert McMillan usando o telescópio Spacewatch de 0,9 metros durante uma pesquisa de rotina em 28 de novembro de 2000. A pesquisa Spacewatch foi conduzida por McMillan no Observatório Nacional Kitt Peak perto de Tucson, Arizona. No momento da descoberta, Varuna estava localizada em um campo de estrelas moderadamente denso próximo ao equador galáctico do norte . Embora Varuna não tenha sido detectado pelo software de computador em tempo real de McMillan , ele foi capaz de identificar Varuna movendo-se lentamente entre as estrelas de fundo comparando manualmente várias varreduras da mesma região usando a técnica de piscar . Após a mudança de observação de McMillan, observações de acompanhamento de Varuna foram conduzidas pelo astrônomo Jeffrey Larsen para confirmar o objeto. Ao final do turno de observação de Larsen, tanto McMillan quanto Larsen haviam feito um total de 12 observações que duraram três noites.

A descoberta de Varuna foi formalmente anunciada em Minor Planet Electronic Circular em 1 de dezembro de 2000. Recebeu a designação provisória 2000 WR 106 , indicando que foi descoberta durante a segunda metade de novembro de 2000. Varuna foi o 2667º objeto observado neste último quinzena de novembro, conforme indicado pela última letra e números da sua designação provisória. Na época, Varuna era considerado um dos maiores e mais brilhantes planetas menores do Sistema Solar devido à sua magnitude aparente relativamente alta de 20 para um objeto distante, o que implicava que ele poderia ter cerca de um quarto do tamanho de Plutão e comparável em tamanho ao planeta anão Ceres .

Posteriormente, após o anúncio da descoberta de Varuna, imagens de pré- descoberta de Varuna foram encontradas pelos astrônomos alemães Andre Knofel e Reiner Stoss no Observatório Palomar . Uma imagem de pré-descoberta em particular, que foi tirada com o telescópio Big Schmidt do Observatório Palomar em 1955, mostrou que Varuna estava localizada a três  graus de sua localização extrapolada com base na órbita circular aproximada determinada em dezembro de 2000. A imagem de pré-descoberta mais antiga conhecida de Varuna foi tirada em 24 de novembro de 1954. Essas imagens de pré-descoberta junto com observações adicionais do Japão, Havaí e Arizona ajudaram os astrônomos a refinar sua órbita e determinar a classificação adequada de Varuna.

Em janeiro de 2001, Varuna foi atribuído ao planeta menor número 20000 pelo Minor Planet Center, pois sua órbita foi bem determinada a partir de imagens de pré-descoberta e observações subsequentes. O planeta menor número 20000 foi particularmente escolhido para comemorar o grande tamanho de Varuna, sendo o maior objeto clássico do cinturão de Kuiper conhecido naquela época e considerado tão grande quanto Ceres. O número 20.000 também foi escolhido para comemorar o coincidente 200º aniversário da descoberta de Ceres, ocorrida no mesmo mês da numeração de Varuna.

Nome

Varuna recebeu o nome da divindade homônima Hindu Varuna , seguindo a convenção de nomenclatura da União Astronômica Internacional para objetos não ressonantes do cinturão de Kuiper após divindades criadoras. O nome foi proposto pelo coreógrafo indiano Mrinalini Sarabhai e aprovado pela IAU em março de 2001. Varuna é uma das mais antigas divindades védicas da literatura hindu , sendo mencionada nos primeiros hinos do Rigveda . Na literatura hindu, Varuna criou e presidiu as águas do céu e do oceano. Varuna é o rei dos deuses, dos homens e do universo, e tem conhecimento ilimitado.

Órbita e classificação

Vista elíptica
Visão polarVista polar com outros cubewanos
Visão polar e eclíptica das órbitas de Varuna (azul), Plutão (vermelho) e Netuno (branco). As inclinações orbitais de Varuna e Plutão, conforme mostrado na visão da eclíptica, são semelhantes. A imagem à direita mostra as órbitas de vários outros grandes objetos do cinturão de Kuiper, incluindo Plutão.

Varuna orbita o Sol a uma distância média de 42,7  UA (6,39 bilhões de km; 3,97 bilhões de milhas), levando 279 anos para completar uma órbita completa. Sua órbita é quase circular, com uma excentricidade orbital baixa de 0,056. Devido à sua baixa excentricidade orbital, sua distância do Sol varia ligeiramente ao longo de sua órbita. A distância mínima possível de Varuna ( MOID ) de Netuno é 12,04 UA. Ao longo de sua órbita, a distância de Varuna ao Sol varia de 40,3 UA no periélio (distância mais próxima) a 45,1 UA no afélio (distância mais distante). A órbita de Varuna está inclinada em relação à eclíptica em 17 graus , semelhante à inclinação orbital de Plutão. Varuna havia ultrapassado seu periélio em 1928 e atualmente está se afastando do Sol, aproximando-se do afélio em 2071.

Com uma órbita quase circular em torno de 40 a 50 UA, Varuna é classificado como um objeto clássico do cinturão de Kuiper (KBO). O semi-eixo maior de Varuna de 42,8 UA é semelhante ao de outros grandes KBOs clássicos como Quaoar ( a = 43,7 UA) e Makemake (a = 45,6 UA), embora outras características orbitais, como inclinação, difiram amplamente. Varuna é um membro da classe "dinamicamente quente" dos KBOs clássicos, o que significa que tem uma inclinação orbital maior que 4 graus, a inclinação máxima imposta para membros dinamicamente frios de sua população. Como um KBO clássico, Varuna não está em ressonância orbital com Netuno e também está livre de qualquer perturbação significativa por Netuno.

Rotação

Impressão artística de Varuna retratando sua cor avermelhada e forma elipsoidal

Varuna tem um período de rotação rápida de aproximadamente 6,34 horas, derivado de uma solução de pico duplo para a curva de luz rotacional de Varuna . A rotação de Varuna foi medida pela primeira vez em janeiro de 2001 pelo astrônomo Tony Farnham usando o telescópio de 2,1 metros do Observatório McDonald , como parte de um estudo sobre a rotação e as cores de objetos distantes. A fotometria CCD da curva de luz de Varuna em 2001 revelou que ela exibe grandes variações de brilho com uma amplitude de cerca de 0,5 magnitudes . A curva de luz rotacional medida de Varuna forneceu dois períodos de rotação ambíguos de 3,17 e 6,34 horas, para uma solução de pico único e de pico duplo, respectivamente. Possíveis períodos de rotação adicionais de 2,79 e 3,66 horas também foram obtidos por Farnham, embora esses valores não pudessem ser descartados na ocasião.

Uma interpretação de pico único da curva de luz rotacional de Varuna (3,17 h) assumiria uma forma esférica para Varuna, com características de albedo em sua superfície que explicariam suas variações de brilho. No entanto, para que esta interpretação seja válida, Varuna deve ter uma densidade muito maior do queg / cm 3 (aproximadamente a densidade da água), caso contrário, ele se deformaria e se quebraria conforme o período de rotação dado exceda a taxa de rotação crítica de ~ 3,3 horas para um corpo com uma densidade de1 g / cm 3 . Uma interpretação de pico duplo da curva de luz rotacional de Varuna (6,34 h) assumiria que a forma de Varuna é um elipsóide alongado , com uma relação de aspecto a / b estimada de 1,5-1,6. A curva de luz rotacional de Varuna foi posteriormente investigada pelos astrônomos David Jewitt e Scott Sheppard durante fevereiro e abril de 2001, e concluiu que a interpretação de pico duplo para a curva de luz de Varuna é a solução mais plausível devido à ausência de variação rotacional na cor de Varuna em o espectro visível .

O exame de observações fotométricas anteriores da curva de luz de Varuna mostrou que a amplitude da curva de luz aumentou cerca de 0,13 magnitudes de 2001 a 2019. Esse aumento na amplitude é devido aos efeitos combinados da forma elipsoidal de Varuna, rotação e ângulo de fase variável . Modelos geométricos para a amplitude variável de Varuna forneceram várias soluções possíveis para a orientação dos pólos rotacionais de Varuna em coordenadas eclípticas , com a solução de melhor ajuste adotando um eixo de rotação de ascensão reta e declinação de 54 ° e −65 °, respectivamente. A orientação do pólo de melhor ajuste de Varuna implica que ele está sendo visto em uma configuração próxima da borda, na qual o equador de Varuna está quase voltado para a Terra.

Acredita-se que a rotação rápida de Varuna tenha resultado de colisões perturbadoras que aceleraram sua rotação durante a formação do Sistema Solar . A taxa de colisão atual na região transnetuniana é mínima, embora as colisões fossem mais frequentes durante a formação do Sistema Solar. No entanto, Jewitt e Sheppard calcularam que a taxa de colisões perturbadoras entre grandes objetos transnetunianos (TNOs) durante a formação do Sistema Solar é extremamente incomum, contraditória à abundância atual de TNOs binários e de rotação rápida que se acredita terem se originado de tais colisões . Para explicar a abundância de TNOs binários e de rotação rápida, a taxa de colisões entre os TNOs provavelmente aumentou como resultado da migração para fora de Netuno perturbando as órbitas dos TNOs, aumentando assim a frequência de colisões que podem ter levado à rotação rápida de Varuna.

Características físicas

Tamanho e forma

Estimativas de tamanho para Varuna
Ano Diâmetro (km) Método Refs
2000 900+129
−145
térmico
2002 1060+180
−220
térmico
2002 ~ 788 albedo melhor ajuste
2005 936+238
-324
térmico
2005 600 ± 150 térmico
2005 586+129
−190
térmico
2007 502+64,0
−69,5

ou  412,3 ~ 718,2
ou  ≤744,1
térmico
(Spitzer 1-Band)
2007 >621+178,1
−139,1
térmico
(Spitzer 2-Band)
2007 500 ± 100 térmico
(adotado)
2008 714178
-128
térmico
2010 1003 ± 9
(somente eixo longo mínimo)
ocultação
2013 668+154
−86
térmico
2013 ~ 816 albedo melhor ajuste
2013 ~ 686 ocultação
2014 ~ 670 (mínimo) ocultação
2019 654+154
-102
térmico
Varuna em comparação com a Terra e a Lua

Como resultado de sua rotação rápida, a forma de Varuna é deformada em um elipsóide triaxial. Dada a rápida rotação, rara para objectos tão grandes, de forma Varuna é descrito como um Jacobi elipsóide , com um um / b relação de aspecto de cerca de 1,5-1,6 (em que de Varuna mais longo semi-eixo um é 1,5-1,6 vezes maior do que a sua b semi eixo). O exame da curva de luz de Varuna revelou que o modelo de melhor ajuste para a forma de Varuna é um elipsóide triaxial com os semieixos a , b e c em razões na faixa de b / a  = 0,63-0,80 e c / a  = 0,45–0,52.

Devido à forma elipsoidal de Varuna, múltiplas observações forneceram diferentes estimativas para seu diâmetro, variando de 500-1.000 km (310-620 mi). A maioria das estimativas de diâmetro para Varuna foram determinadas medindo sua emissão térmica , embora as estimativas de tamanho tenham sido restritas a valores menores como resultado de albedos mais altos determinados por medições térmicas baseadas no espaço. As observações de ocultações estelares por Varuna também forneceram estimativas de tamanhos variados. Uma ocultação por Varuna em fevereiro de 2010 rendeu um comprimento de corda de 1.003 km (623 mi), inferido ser através de seu eixo mais longo. Ocultações posteriores em 2013 e 2014 produziram diâmetros médios de 686 km (426 mi) e 670 km (420 mi), respectivamente.

Desde a descoberta de Varuna, Haumea , outro objeto maior de rotação rápida (3,9 h) com o dobro do tamanho de Varuna, foi descoberto e também tem uma forma alongada, embora ligeiramente menos pronunciada (razões estimadas de b / a  = 0,76 ~ 0,88 e c / a  = 0,50 ~ 0,55, possivelmente devido a uma densidade estimada mais alta aproximadamente1,757–1,965 g / cm 3 ).

Possível status de planeta anão

A União Astronômica Internacional não classificou Varuna como um planeta anão e não abordou a possibilidade de aceitar oficialmente planetas anões adicionais desde a aceitação de Makemake e Haumea em 2008. O astrônomo Gonzalo Tancredi considera Varuna como um provável candidato , pois se pensava que tinha um densidade maior ou igual à da água (1 g / cm 3 ) para que esteja em equilíbrio hidrostático como um elipsóide de Jacobi. No entanto, Tancredi não fez uma recomendação direta para sua inclusão como planeta anão. O astrônomo americano Michael Brown considera Varuna como altamente provável um planeta anão, colocando-o no limiar de "altamente provável". Com base em um modelo elipsóide de Jacobi de melhor ajuste para Varuna, Lacerda e Jewitt estimam que Varuna tem uma densidade baixa de0,992 g / cm 3 , um pouco menos do que o critério de densidade mínima de Tancredi. Apesar disso, foi assumido que Varuna estava em equilíbrio hidrostático em seu modelo. O astrônomo William Grundy e colegas propuseram que os TNOs escuros de baixa densidade em torno da faixa de tamanho de aproximadamente 400-1.000 km (250-620 mi) são provavelmente parcialmente diferenciados com interiores porosos e rochosos. Embora os interiores de TNOs de médio porte, como Varuna, provavelmente tenham entrado em colapso gravitacional, a superfície permaneceu descomprimida, o que implica que Varuna pode não estar em equilíbrio hidrostático.

Medições térmicas

As observações terrestres da emissão térmica de Varuna de 2000 a 2005 renderam estimativas de grande diâmetro variando de 900 km (560 mi) a 1.060 km (660 mi), tornando-o comparável ao tamanho de Ceres. Ao contrário das estimativas baseadas no solo, as observações térmicas baseadas no espaço do Telescópio Espacial Spitzer forneceram uma faixa de diâmetro menor de 450-750 km (280-470 mi). A discrepância entre as estimativas de tamanho baseadas no solo e no espaço se deve aos comprimentos de onda observáveis ​​limitados para observações baseadas no solo, como resultado da absorção da atmosfera da Terra . Objetos transneptunianos distantes, como Varuna, emitem radiação térmica intrinsecamente em comprimentos de onda mais longos devido às suas baixas temperaturas. No entanto, em comprimentos de onda longos, a radiação térmica não pode passar pela atmosfera da Terra e observações baseadas no solo só puderam medir as emissões térmicas fracas de Varuna em comprimentos de onda do infravermelho próximo e submilímetro , dificultando a precisão das medições térmicas baseadas no solo.

As observações baseadas no espaço forneceram medições térmicas mais precisas, pois são capazes de medir as emissões térmicas em uma ampla faixa de comprimentos de onda que normalmente sofrem interferência da atmosfera terrestre. Medições térmicas preliminares com o Spitzer em 2005 forneceram uma restrição de albedo mais alta de 0,12 a 0,3, correspondendo a uma restrição de diâmetro menor de 450-750 km (280-470 mi). Outras medições térmicas do Spitzer em várias faixas de comprimento de onda (bandas) em 2007 produziram estimativas de diâmetro médio em torno~ 502 km e~ 621 km para uma solução de banda única e duas bandas para os dados, respectivamente. A partir desses resultados, o diâmetro médio adotado foi de 500 km (310 mi). As observações térmicas multibanda de acompanhamento do Observatório Espacial Herschel em 2013 produziram um diâmetro médio de668+154
−86
 km
, consistente com as restrições anteriores no diâmetro de Varuna.

Ocultações

As tentativas anteriores de observações de ocultações estelares por Varuna em 2005 e 2008 foram malsucedidas devido às incertezas no movimento próprio de Varuna, juntamente com as condições indesejáveis ​​para observação. Em 2010, uma ocultação de Varuna foi observada com sucesso por uma equipe de astrônomos liderados por Bruno Sicardy na noite de 19 de fevereiro. A ocultação foi observada em várias regiões do sul da África e nordeste do Brasil. Embora as observações da ocultação da África do Sul e da Namíbia tenham resultados negativos, as observações do Brasil, particularmente em São Luís no Maranhão , detectaram com sucesso uma ocultação de 52,5 segundos por Varuna de uma estrela de magnitude 11,1. A ocultação rendeu um comprimento de acorde de1003 ± 9 km , bastante grande em comparação com as estimativas de diâmetro médio de medições térmicas. Como a ocultação ocorreu perto do brilho máximo de Varuna, a ocultação estava observando a área de superfície aparente máxima para uma forma elipsoidal; o maior eixo da forma de Varuna foi observado durante a ocultação. São Luís também estava localizado muito perto da linha central prevista do caminho da sombra de Varuna, o que significa que o comprimento da corda foi próximo ao maior mensurável durante o evento, restringindo de perto o possível diâmetro equatorial máximo.

Os resultados do mesmo evento de Camalaú , Paraíba , aproximadamente 450 km (280 mi) ao sul (e no que se previa ser a extensão mais meridional do caminho de sombra), mostraram uma ocultação de 28 segundos, correspondendo a aproximadamente 535 km ( 332 mi) acorde, muito mais longo do que se poderia esperar. No entanto, Quixadá , 255 km (158 mi) ao sul de São Luís - entre ela e Camalaú -, paradoxalmente, teve um resultado negativo. Para ter em conta os resultados Quixadá negativas, a aparente achatamento (achatamento) de Varuna foi imposto a um valor mínimo de cerca de 0,56 (razão de aspecto c / um  ≤ 0,44), correspondendo a uma dimensão mínima polar de cerca de 441,3 km (274,2 mi), com base no comprimento do acorde fornecido de1003 ± 9 km . O limite inferior resultante na dimensão polar de Varuna é aproximadamente igual ao limite inferior c / a relação de aspecto de Lacerda e Jewitt de 0,45, que eles calcularam anteriormente em 2007. Uma apresentação de conferência preliminar, feita antes que os resultados de Camalaú fossem totalmente analisados, concluiu que o Os resultados de Luís e Quixadá em conjunto sugerem que é necessária uma forma significativamente alongada para Varuna.

Ocultações posteriores em 2013 e 2014 produziram diâmetros médios de 686 km (426 mi) e 670 km (420 mi), respectivamente. O diâmetro médio de 678 km (421 mi), calculado a partir de ambos os acordes das ocultações, parece aparentemente consistente com a medição térmica de Spitzer e Herschel de 668 km (415 mi). Enquanto o achatamento aparente de Varuna não pôde ser determinado a partir do único acorde obtido na ocultação de 2014, a ocultação de 2013 rendeu dois acordes, correspondendo a um achatamento aparente de aproximadamente 0,29. O achatamento imposto para a duração do acorde de 2013 de686 km como o diâmetro de Varuna corresponde a uma dimensão polar de aproximadamente 487 km (303 mi), um tanto consistente com a dimensão polar mínima calculada de 2010 de441,3 km .

Espectro e superfície

Comparação de tamanhos, albedo e cores de vários grandes objetos transnetunianos. Os arcos cinza representam as incertezas do tamanho do objeto.
Conceito de arte de Varuna, incorporando algo do que é conhecido, incluindo sua forma e coloração a partir da análise espectral

O espectro de Varuna foi analisado pela primeira vez no início de 2001 com o Near Infrared Camera Spectrometer (NICS) no Galileo National Telescope na Espanha . As observações espectrais de Varuna em comprimentos de onda do infravermelho próximo revelaram que a superfície de Varuna é moderadamente vermelha e exibe uma inclinação espectral vermelha entre a faixa de comprimento de onda de 0,9 e 1,8  μm . O espectro de Varuna também exibe fortes bandas de absorção em comprimentos de onda de 1,5 e 2 μm, indicando a presença de gelo de água em sua superfície.

A cor vermelha da superfície de Varuna resulta da fotólise de compostos orgânicos irradiados pela luz solar e raios cósmicos . A irradiação de compostos orgânicos como o metano na superfície de Varuna produz tholins , que são conhecidos por reduzir sua refletividade de superfície ( albedo ) e deve fazer com que seu espectro pareça sem características. Comparado com Huya , que foi observado junto com Varuna em 2001, parece menos vermelho e exibe mais bandas de absorção de gelo de água aparentes, sugerindo que a superfície de Varuna é relativamente nova e manteve algum de seu material original em sua superfície. A aparência fresca da superfície de Varuna pode ter resultado de colisões que expuseram gelo de água doce abaixo da camada de tolins de Varuna acima de sua superfície.

Outro estudo dos espectros de Varuna em comprimentos de onda do infravermelho próximo em 2008 rendeu um espectro sem características com uma inclinação espectral azul, ao contrário dos resultados anteriores em 2001. Os espectros obtidos em 2008 não mostraram nenhuma indicação clara de gelo de água, contraditórios com os resultados de 2001. A discrepância entre os dois resultados foi interpretada como uma indicação de variação da superfície em Varuna, embora essa possibilidade tenha sido posteriormente descartada por um estudo de 2014 dos espectros de Varuna. Os resultados de 2014 corresponderam de perto aos espectros anteriores obtidos em 2001, o que implica que os espectros sem características obtidos em 2008 estão provavelmente errados.

Modelos para o espectro de Varuna sugerem que sua superfície é provavelmente formada por uma mistura de silicatos amorfos (25%), compostos orgânicos complexos (35%), carbono amorfo (15%) e gelo de água (25%), com possibilidade de até a 10% de gelo de metano. Para um objeto com um tamanho semelhante ao de Varuna, a presença de metano volátil não poderia ser primordial, pois Varuna não é massivo o suficiente para reter os voláteis em sua superfície. Um evento que ocorreu posteriormente após a formação de Varuna - como um impacto energético - provavelmente seria responsável pela presença de metano na superfície de Varuna. Observações adicionais no infravermelho próximo dos espectros de Varuna foram conduzidas no Infrared Telescope Facility da NASA em 2017 e identificaram características de absorção entre 2,2 e 2,5 μm que podem estar associadas ao etano e etileno , com base em análises preliminares. Para corpos de tamanho médio como Varuna, os voláteis como o etano e o etileno são mais prováveis ​​de serem retidos do que os voláteis mais leves como o metano, de acordo com as teorias de retenção de voláteis formuladas pelos astrônomos Schaller e Brown em 2007.

Brilho

A magnitude aparente de Varuna , seu brilho visto da Terra, varia de 19,5 a 20 magnitudes. Em oposição , sua magnitude aparente pode atingir até 20,3 magnitudes. As medições térmicas combinadas do Telescópio Espacial Spitzer e do Observatório Espacial Herschel em 2013 obtiveram uma magnitude absoluta visual ( H V ) de 3,76, comparável à do objeto do cinturão de Kuiper de tamanho semelhante Ixion ( H V = 3,83). Varuna está entre os vinte objetos transnetunianos mais brilhantes conhecidos, apesar do Centro do Planeta Menor assumir uma magnitude absoluta de 3,6.

A superfície de Varuna é escura, com um albedo geométrico medido de 0,127 com base em observações térmicas em 2013. O albedo geométrico de Varuna é semelhante ao do possível planeta anão Quaoar , que tem um albedo geométrico de 0,109. Pensou-se inicialmente que Varuna tinha um albedo geométrico muito mais baixo, pois as primeiras observações terrestres das emissões térmicas de Varuna de 2000 a 2005 estimaram valores de albedo variando de 0,04 a 0,07, cerca de oito vezes mais escuro do que o albedo de Plutão . Medições térmicas posteriores de Varuna com telescópios baseados no espaço refutaram essas medições de albedo anteriores: Spitzer mediu um albedo geométrico mais alto de 0,116 enquanto outras medições térmicas de Spitzer e Herschel em 2013 estimaram um albedo geométrico de 0,127.

Observações fotométricas de Varuna em 2004 e 2005 foram realizadas para observar mudanças na curva de luz de Varuna causadas por picos de oposição quando o ângulo de fase de Varuna se aproxima de zero grau na oposição. Os resultados da fotometria mostraram que a amplitude da curva de luz de Varuna diminuiu para 0,2 magnitudes em oposição, menos do que sua amplitude geral de 0,42 magnitudes. Os resultados da fotometria também mostraram um aumento na assimetria da curva de luz de Varuna próxima à oposição, indicando variações nas propriedades de espalhamento sobre sua superfície. A onda de oposição de Varuna difere daquela dos asteróides escuros , que gradualmente se torna mais pronunciada perto da oposição em contraste com a onda de oposição estreita de Varuna, na qual a amplitude da curva de luz muda bruscamente dentro de um ângulo de fase de 0,5 grau. As ondas de oposição de outros corpos do Sistema Solar com albedos moderados se comportam de forma semelhante a Varuna, sugerindo indiretamente que Varuna pode ter um albedo mais alto em contraste com as estimativas de albedo baseadas no solo. Esta implicação de um albedo mais alto para Varuna foi confirmada em medições térmicas subsequentes de Spitzer e Herschel.

Estrutura interna

Estima-se que Varuna tenha uma densidade aparente de0,992 g / cm 3 , marginalmente menos do que a água (1 g / cm 3 ). A baixa densidade aparente de Varuna é provavelmente devido a uma estrutura interna porosa composta de uma proporção quase proporcional de gelo de água e rocha. Para explicar sua estrutura e composição interna porosa, Lacerda e Jewitt sugeriram que Varuna pode ter uma estrutura interna granular . Acredita-se que a estrutura granular interna de Varuna tenha resultado de fraturas causadas por colisões anteriores, provavelmente responsáveis ​​por sua rápida rotação. Outros objetos, incluindo as luas de Saturno , Tétis e Jápeto, também são conhecidos por terem uma densidade similarmente baixa, com uma estrutura interna porosa e uma composição que é predominantemente de gelo de água e rocha. William Grundy e colegas propuseram que os TNOs escuros de baixa densidade em torno da faixa de tamanho de aproximadamente 400-1.000 km (250-620 mi) são transitórios entre corpos menores, porosos (e, portanto, de baixa densidade) e maiores, mais densos, mais brilhantes e geologicamente corpos planetários diferenciados (como planetas anões). As estruturas internas de TNOs de baixa densidade, como Varuna, se diferenciaram apenas parcialmente, já que seus prováveis ​​interiores rochosos não atingiram temperaturas suficientes para derreter e colapsar em espaços de poros desde a formação. Como resultado, a maioria dos TNOs de médio porte permaneceram internamente porosos, resultando em baixas densidades. Nesse caso, Varuna pode não estar em equilíbrio hidrostático.

Possível satélite

As observações fotométricas da curva de luz de Varuna, lideradas por Valenzuela e colegas em 2019, indicam que um possível satélite pode estar orbitando Varuna a uma distância próxima. Ao usar o método de análise de Fourier para combinar quatro curvas de luz separadas obtidas em 2019, eles derivaram uma amplitude de curva de luz de qualidade inferior com uma quantidade maior de resíduos . O resultado indicou que a curva de luz de Varuna experimenta mudanças sutis ao longo do tempo. Eles traçaram os resíduos da curva de luz combinada em um periodograma de Lomb e derivaram um período orbital de 11,9819 horas para o possível satélite. O brilho do satélite varia em 0,04 magnitudes enquanto orbita Varuna. Partindo do pressuposto de que a densidade de Varuna é1,1 g / cm 3 e o satélite está travado pelas marés , a equipe estima que orbita Varuna a uma distância de 1.300–2.000 km (810–1.240 mi), logo além do limite estimado de Roche de Varuna (~1000 km ). Devido à proximidade do satélite com Varuna, ainda não é possível resolvê-lo com telescópios espaciais, como o Telescópio Espacial Hubble, já que a distância angular entre Varuna e o satélite é menor do que a resolução dos atuais telescópios espaciais. Embora as observações diretas do satélite de Varuna sejam inviáveis ​​com os telescópios atuais, o equador de Varuna está sendo visto diretamente em uma configuração de ponta, sugerindo que eventos mútuos entre o satélite e Varuna podem ocorrer no futuro.

Exploração

A cientista planetária Amanda Zangari calculou que uma missão de sobrevôo a Varuna poderia levar pouco mais de 12 anos usando uma assistência de gravidade de Júpiter , com base em uma data de lançamento de 2035 ou 2038. Trajetórias alternativas usando assistências de gravidade de Júpiter, Saturno ou Urano também foram consideradas. Uma trajetória usando assistências de gravidade de Júpiter e Urano pode levar pouco mais de 13 anos, com base em uma data de lançamento de 2034 ou 2037, enquanto uma trajetória usando assistências de gravidade de Saturno e Urano pode levar menos de 18 anos, com base em uma data de lançamento anterior de 2025 ou 2029. Varuna estaria a aproximadamente 45 UA do Sol quando a espaçonave chegasse antes de 2050, independentemente das trajetórias usadas.

Notas

Referências

links externos