Objeto transnetuniano -Trans-Neptunian object

Earth Moon Charon Charon Nix Nix Kerberos Kerberos Styx Styx Hydra Hydra Pluto Pluto Dysnomia Dysnomia Eris Eris Namaka Namaka Hi'iaka Hi'iaka Haumea Haumea Makemake Makemake MK2 MK2 Xiangliu Xiangliu Gonggong Gonggong Weywot Weywot Quaoar Quaoar Sedna Sedna Vanth Vanth Orcus Orcus Actaea Actaea Salacia Salacia 2002 MS4 2002 MS4 File:EightTNOs.png
Comparação artística de Plutão , Eris , Haumea , Makemake , Gonggong , Quaoar , Sedna , Orcus , Salacia , 2002 MS 4 , e a Terra junto com a Lua

Um objeto transnetuniano ( TNO ), também escrito objeto transnetuniano , é qualquer planeta menor no Sistema Solar que orbita o Sol a uma distância média maior que Netuno , que tem um eixo semi-maior de 30,1 unidades astronômicas (au).

Normalmente, os TNOs são divididos em objetos clássicos e ressonantes do cinturão de Kuiper , o disco disperso e os objetos destacados com os sednoides sendo os mais distantes. Em outubro de 2020, o catálogo de planetas menores contém 678 numerados e mais de 2.000 não numerados TNOs .

O primeiro objeto transnetuniano a ser descoberto foi Plutão em 1930. Demorou até 1992 para descobrir um segundo objeto transnetuniano orbitando o Sol diretamente, 15760 Albion . O TNO mais massivo conhecido é Eris , seguido por Plutão , Haumea , Makemake e Gonggong . Mais de 80 satélites foram descobertos em órbita de objetos transnetunianos. Os TNOs variam em cor e são cinza-azulados (BB) ou muito vermelhos (RR). Acredita-se que sejam compostos de misturas de rocha, carbono amorfo e gelos voláteis, como água e metano , revestidos com tolinas e outros compostos orgânicos.

Doze planetas menores com um eixo semi-maior maior que 150 au e periélio maior que 30 au são conhecidos, chamados de objetos transnetunianos extremos (ETNOs).

História

Descoberta de Plutão

Plutão fotografado pela New Horizons

A órbita de cada um dos planetas é ligeiramente afetada pelas influências gravitacionais dos outros planetas. Discrepâncias no início de 1900 entre as órbitas observadas e esperadas de Urano e Netuno sugeriram que havia um ou mais planetas adicionais além de Netuno . A busca por eles levou à descoberta de Plutão em fevereiro de 1930, que era pequeno demais para explicar as discrepâncias. Estimativas revisadas da massa de Netuno do sobrevoo da Voyager 2 em 1989 mostraram que o problema era espúrio. Plutão foi o mais fácil de encontrar porque tem a maior magnitude aparente de todos os objetos transnetunianos conhecidos. Ele também tem uma inclinação menor para a eclíptica do que a maioria dos outros grandes TNOs.

Descobertas subseqüentes

Após a descoberta de Plutão, o astrônomo americano Clyde Tombaugh continuou procurando por objetos semelhantes por alguns anos, mas não encontrou nenhum. Por muito tempo, ninguém procurou por outros TNOs, pois geralmente se acreditava que Plutão, que até agosto de 2006 era classificado como planeta, era o único objeto importante além de Netuno. Somente após a descoberta em 1992 de um segundo TNO, 15760 Albion , começaram as buscas sistemáticas por outros objetos desse tipo. Uma ampla faixa do céu ao redor da eclíptica foi fotografada e avaliada digitalmente para objetos que se movem lentamente. Centenas de TNOs foram encontrados, com diâmetros na faixa de 50 a 2.500 quilômetros. Eris , o TNO mais massivo, foi descoberto em 2005, revisitando uma longa disputa dentro da comunidade científica sobre a classificação de grandes TNOs e se objetos como Plutão podem ser considerados planetas. Plutão e Eris acabaram por ser classificados como planetas anões pela União Astronômica Internacional . Em dezembro de 2018, foi anunciada a descoberta do 2018 VG 18 , apelidado de "Farout". Farout é o objeto do sistema solar mais distante observado até agora e está a cerca de 120 UA de distância do sol. Leva 738 anos para completar uma órbita.

Classificação

Distribuição de objetos transnetunianos
Diagrama de Euler mostrando os tipos de corpos no Sistema Solar.

De acordo com sua distância do Sol e seus parâmetros orbitais , os TNOs são classificados em dois grandes grupos: os objetos do cinturão de Kuiper (KBOs) e os objetos do disco disperso (SDOs). O diagrama à direita ilustra a distribuição de objetos transnetunianos conhecidos (até 70 UA) em relação às órbitas dos planetas e dos centauros para referência. Classes diferentes são representadas em cores diferentes. Objetos ressonantes (incluindo trojans de Netuno ) são plotados em vermelho, objetos clássicos do cinturão de Kuiper em azul. O disco disperso se estende para a direita, muito além do diagrama, com objetos conhecidos em distâncias médias além de 500 au ( Sedna ) e afélios além de 1.000 ( (87269) 2000 OO 67 ).

KBOs

O cinturão de Edgeworth -Kuiper contém objetos com uma distância média ao Sol de 30 a cerca de 55 au, geralmente com órbitas quase circulares com uma pequena inclinação da eclíptica . Os objetos do cinturão de Edgeworth-Kuiper são ainda classificados no objeto transnetuniano ressonante , que está bloqueado em uma ressonância orbital com Netuno , e os objetos clássicos do cinturão de Kuiper , também chamados de "cubewanos", que não possuem tal ressonância, movendo-se em órbitas quase circulares , imperturbável por Netuno. Há um grande número de subgrupos ressonantes, sendo o maior os twotinos (ressonância 1:2) e os plutinos (ressonância 2:3), nomeados em homenagem ao seu membro mais proeminente, Plutão . Os membros do clássico cinturão Edgeworth-Kuiper incluem 15760 Albion , 50000 Quaoar e Makemake .

Outra subclasse de objetos do cinturão de Kuiper são os chamados objetos de dispersão (SO). Estes são objetos não ressonantes que se aproximam o suficiente de Netuno para ter suas órbitas alteradas de tempos em tempos (como causar mudanças no semi-eixo maior de pelo menos 1,5 UA em 10 milhões de anos) e, portanto, sofrem dispersão gravitacional . Objetos dispersos são mais fáceis de detectar do que outros objetos transnetunianos do mesmo tamanho porque se aproximam da Terra, alguns tendo periélio em torno de 20 UA. Vários são conhecidos com magnitude absoluta da banda g abaixo de 9, o que significa que o diâmetro estimado é superior a 100 km. Estima-se que existam entre 240.000 e 830.000 objetos de dispersão maiores que a magnitude absoluta 12 da banda r , correspondendo a diâmetros superiores a cerca de 18 km. Supõe-se que os objetos dispersos sejam a fonte dos chamados cometas da família de Júpiter (JFCs), que têm períodos de menos de 20 anos.

SDOs

O disco disperso contém objetos mais distantes do Sol, com órbitas muito excêntricas e inclinadas. Essas órbitas são não ressonantes e não cruzadas entre órbitas planetárias. Um exemplo típico é o TNO mais massivo conhecido, Eris . Com base no parâmetro Tisserand relativo a Netuno (T N ), os objetos no disco disperso podem ser divididos em objetos de disco disperso "típicos" (SDOs, Scattered-near) com um TN inferior a 3 e no objetos destacados (ESDOs, Scattered-extended) com um T N maior que 3. Além disso, objetos destacados têm uma excentricidade média de tempo maior que 0,2. Os Sednoides são um outro subgrupo extremo dos objetos destacados com periélio tão distante que confirma-se que suas órbitas não podem ser explicadas por perturbações dos planetas gigantes , nem pela interação com as marés galácticas .

Características físicas

Olhando para Plutão, o maior KBO visitado até agora

Dada a magnitude aparente (>20) de todos, exceto os maiores objetos transnetunianos, os estudos físicos são limitados ao seguinte:

O estudo de cores e espectros fornece informações sobre a origem dos objetos e uma possível correlação com outras classes de objetos, como centauros e alguns satélites de planetas gigantes ( Triton , Phoebe ), suspeitos de se originarem no cinturão de Kuiper . No entanto, as interpretações são tipicamente ambíguas, pois os espectros podem se ajustar a mais de um modelo da composição da superfície e dependem do tamanho de partícula desconhecido. Mais significativamente, as superfícies ópticas de pequenos corpos estão sujeitas a modificações por radiação intensa, vento solar e micrometeoritos . Consequentemente, a fina camada da superfície óptica pode ser bastante diferente do regolito por baixo e não representativa da composição geral do corpo.

Acredita-se que pequenos TNOs sejam misturas de baixa densidade de rocha e gelo com algum material de superfície orgânico ( contendo carbono ), como o tholin , detectado em seus espectros. Por outro lado, a alta densidade de Haumea , 2,6–3,3 g/cm 3 , sugere um conteúdo muito alto de não gelo (compare com a densidade de Plutão : 1,86 g/cm 3 ). A composição de alguns pequenos TNOs pode ser semelhante à dos cometas . De fato, alguns centauros sofrem mudanças sazonais quando se aproximam do Sol, tornando a fronteira borrada (ver 2060 Chiron e 7968 Elst–Pizarro ) . No entanto, as comparações populacionais entre centauros e TNOs ainda são controversas.

índices de cores

Cores de objetos transnetunianos. Marte e Tritão não estão em escala. Phoebe e Pholus não são transnetunianos.
Ilustração dos tamanhos relativos, albedos e cores de alguns grandes TNOs

Os índices de cor são medidas simples das diferenças na magnitude aparente de um objeto visto através dos filtros azul (B), visível (V), ou seja, verde-amarelo e vermelho (R). O diagrama ilustra os índices de cores conhecidos para todos os objetos, exceto os maiores (em cores ligeiramente aprimoradas). Para referência, duas luas: Triton e Phoebe , o centauro Pholus e o planeta Marte são plotados (rótulos amarelos, tamanho fora de escala) . As correlações entre as cores e as características orbitais foram estudadas, para confirmar as teorias de origem diferente das diferentes classes dinâmicas:

  • O objeto clássico do cinturão de Kuiper (cubewano) parece ser composto de duas populações de cores diferentes: a chamada população fria (inclinação <5°), exibindo apenas cores vermelhas, e a população chamada quente (inclinação mais alta) exibindo toda a gama de cores do azul ao muito vermelho. Uma análise recente baseada nos dados do Deep Ecliptic Survey confirma essa diferença de cor entre objetos de baixa inclinação (chamados Core ) e de alta inclinação (chamados Halo ). As cores vermelhas dos objetos do Núcleo, juntamente com suas órbitas imperturbáveis, sugerem que esses objetos podem ser uma relíquia da população original do cinturão.
  • Objetos de disco dispersos mostram semelhanças de cores com objetos clássicos quentes apontando para uma origem comum.

Enquanto os corpos relativamente mais escuros, assim como a população como um todo, são avermelhados (V−I = 0,3–0,6), os objetos maiores costumam ter cores mais neutras (índice infravermelho V−I < 0,2). Essa distinção leva a sugerir que a superfície dos corpos maiores está coberta de gelo, escondendo as áreas mais vermelhas e escuras por baixo.

Índices de cores médias de grupos dinâmicos no Sistema Solar externo
Cor plutino Cubewanos centauros SDOs cometas Troianos de Júpiter
B–V 0,895 ± 0,190 0,973 ± 0,174 0,886 ± 0,213 0,875 ± 0,159 0,795 ± 0,035 0,777 ± 0,091
V-R 0,568 ± 0,106 0,622 ± 0,126 0,573 ± 0,127 0,553 ± 0,132 0,441 ± 0,122 0,445 ± 0,048
V–I 1,095 ± 0,201 1,181 ± 0,237 1,104 ± 0,245 1,070 ± 0,220 0,935 ± 0,141 0,861 ± 0,090
R–I 0,536 ± 0,135 0,586 ± 0,148 0,548 ± 0,150 0,517 ± 0,102 0,451 ± 0,059 0,416 ± 0,057

tipo espectral

Entre os TNOs, como entre os centauros , existe uma ampla gama de cores, desde o cinza-azulado (neutro) até o muito vermelho, mas, ao contrário dos centauros, agrupados bimodalmente em centauros cinza e vermelho, a distribuição dos TNOs parece ser uniforme. A ampla gama de espectros difere na refletividade no vermelho visível e no infravermelho próximo. Os objetos neutros apresentam um espectro plano, refletindo tanto o vermelho e o infravermelho quanto o espectro visível. Objetos muito vermelhos apresentam uma inclinação acentuada, refletindo muito mais no vermelho e no infravermelho. Uma tentativa recente de classificação (comum com centauros) usa o total de quatro classes de BB (azul ou cor neutra, média B−V = 0,70, V−R = 0,39, por exemplo, Orcus ) a RR (muito vermelho, B−V = 1,08, V−R = 0,71, ex. Sedna ) com BR e IR como classes intermediárias. BR (azul-vermelho intermediário) e IR (vermelho moderado) diferem principalmente nas bandas infravermelhas I, J e H .

Modelos típicos da superfície incluem gelo de água, carbono amorfo , silicatos e macromoléculas orgânicas, chamadas tolinas , criadas por intensa radiação. Quatro tholins principais são usados ​​para ajustar a inclinação avermelhada:

  • Titan tholin, que se acredita ser produzido a partir de uma mistura de 90% N 2 (nitrogênio) e 10% CH 4 (metano)
  • Triton tholin, como acima, mas com teor de metano muito baixo (0,1%)
  • (etano) Ice tholin I, que se acredita ser produzido a partir de uma mistura de 86% H 2 O e 14% C 2 H 6 ( etano )
  • (metanol) Ice tholin II, 80% H 2 O, 16% CH 3 OH ( metanol ) e 3% CO 2

Como ilustração das duas classes extremas BB e RR, as seguintes composições foram sugeridas

  • para Sedna (RR muito vermelho): 24% Triton tholin, 7% carbono, 10% N 2 , 26% metanol e 33% metano
  • para Orcus (BB, cinza/azul): 85% carbono amorfo, +4% Titan tholin e 11% H 2 O gelo

Determinação e distribuição de tamanho

Comparação de tamanho entre a Lua , a lua de Netuno, Tritão, Plutão, vários grandes TNOs e o asteroide Ceres. Suas respectivas formas não são representadas.

Caracteristicamente, objetos grandes (brilhantes) estão tipicamente em órbitas inclinadas, enquanto o plano invariável reagrupa principalmente objetos pequenos e escuros.

É difícil estimar o diâmetro dos TNOs. Para objetos muito grandes, com elementos orbitais muito conhecidos (como Plutão), os diâmetros podem ser medidos com precisão pela ocultação de estrelas. Para outros grandes TNOs, os diâmetros podem ser estimados por medições térmicas . A intensidade da luz que ilumina o objeto é conhecida (de sua distância ao Sol), e assume-se que a maior parte de sua superfície está em equilíbrio térmico (geralmente não é uma suposição ruim para um corpo sem ar). Para um albedo conhecido , é possível estimar a temperatura da superfície e, correspondentemente, a intensidade da radiação de calor. Além disso, se o tamanho do objeto for conhecido, é possível prever tanto a quantidade de luz visível quanto a radiação de calor emitida que atinge a Terra. Um fator simplificador é que o Sol emite quase toda a sua energia na luz visível e em frequências próximas, enquanto nas temperaturas frias dos TNOs, a radiação de calor é emitida em comprimentos de onda completamente diferentes (o infravermelho distante).

Assim, existem duas incógnitas (albedo e tamanho), que podem ser determinadas por duas medições independentes (da quantidade de luz refletida e da radiação de calor infravermelha emitida). Infelizmente, os TNOs estão tão longe do Sol que são muito frios, produzindo radiação de corpo negro em torno de 60 micrômetros de comprimento de onda . Este comprimento de onda da luz é impossível de observar na superfície da Terra, mas apenas do espaço usando, por exemplo, o Telescópio Espacial Spitzer . Para observações terrestres, os astrônomos observam a cauda da radiação do corpo negro no infravermelho distante. Essa radiação infravermelha distante é tão fraca que o método térmico só é aplicável aos maiores KBOs. Para a maioria dos objetos (pequenos), o diâmetro é estimado assumindo um albedo. No entanto, os albedos encontrados variam de 0,50 a 0,05, resultando em uma faixa de tamanho de 1.200 a 3.700 km para um objeto de magnitude 1,0.

Objetos notáveis

Objeto Descrição
134340 Plutão um planeta anão e o primeiro TNO descoberto
15760 Albion o protótipo cubewano , o primeiro objeto do cinturão de Kuiper descoberto depois de Plutão
(385185) 1993 RO o próximo plutino descoberto depois de Plutão
(15874) 1996 TL 66 o primeiro objeto a ser identificado como um objeto de disco disperso
1998 31ª Guerra Mundial o primeiro objeto binário do cinturão de Kuiper descoberto depois de Plutão
47171 Lempo um sistema plutino e triplo que consiste em um par binário central de tamanho semelhante e um terceiro satélite circumbinário externo
20000 Varuna um grande cubewano, conhecido por sua rotação rápida (6,3 h) e formato alongado
28978 Ixion grande plutino, foi considerado um dos maiores objetos do cinturão de Kuiper após a descoberta
50000 Quaoar grande cubewano com um satélite; sexto maior objeto do cinturão de Kuiper conhecido e foi considerado um dos maiores objetos do cinturão de Kuiper após a descoberta
90377 Sedna um objeto distante, proposto para uma nova categoria denominada disco disperso estendido (E-SDO), objetos destacados , objetos destacados distantes (DDO) ou disperso-estendido na classificação formal por DES .
90482 Orco O maior plutino conhecido, depois de Plutão. Tem um satélite relativamente grande.
136108 Haumea um planeta anão, o terceiro maior objeto transnetuniano conhecido. Notável por seus dois satélites conhecidos, anéis e período de rotação incomumente curto (3,9 h). É o membro conhecido de maior massa da família colisional de Haumea .
136472 Makemake um planeta anão, um cubewano e o quarto maior objeto transnetuniano conhecido
136199 Éris um planeta anão, um objeto de disco disperso e atualmente o objeto transnetuniano mais massivo conhecido. Tem um satélite conhecido, Dysnomia
(612911) 2004 XR 190 um objeto de disco disperso seguindo uma órbita altamente inclinada, mas quase circular
225088 Gongong segundo maior objeto de disco disperso com um satélite
(528219) 2008 KV 42 "Drac" o primeiro TNO retrógrado, tendo uma inclinação orbital de i = 104°
(471325) 2011 KT 19 "Niku" um TNO tendo uma inclinação orbital anormalmente alta de 110°
2012 PV 113 um sednoide com um grande periélio de 80 au do Sol (50 au além de Netuno)
486958 Arrokoth contato binário cubewano encontrado pela espaçonave New Horizons em 2019
2018 VG 18 "Farout" o primeiro objeto transnetuniano descoberto além de 100 au (15 bilhões de km) do Sol
2018 AG 37 "FarFarOut" objeto transnetuniano observável mais distante a 132 UA (19,7 bilhões de km) do Sol

Exploração

Objeto do cinturão de Kuiper 486958 Arrokoth, em imagens tiradas pela espaçonave New Horizons

A única missão até o momento que visou principalmente um objeto transnetuniano foi a New Horizons da NASA , que foi lançada em janeiro de 2006 e voou pelo sistema de Plutão em julho de 2015 e 486958 Arrokoth em janeiro de 2019.

Em 2011, um estudo de projeto explorou um levantamento de naves espaciais de Quaoar, Sedna, Makemake, Haumea e Eris.

Em 2019, uma missão para TNOs incluiu projetos para captura orbital e cenários de múltiplos alvos.

Alguns TNOs que foram estudados em um estudo de design foram 2002 UX 25 , 1998 WW 31 e Lempo .

A existência de planetas além de Netuno , variando de menos de uma massa terrestre ( Sub-Terra ) até uma anã marrom tem sido frequentemente postulada por diferentes razões teóricas para explicar várias características observadas ou especuladas do cinturão de Kuiper e da nuvem de Oort . Foi recentemente proposto usar dados de alcance da espaçonave New Horizons para restringir a posição de tal corpo hipotético.

A NASA tem trabalhado para um Precursor Interestelar dedicado no século 21, intencionalmente projetado para alcançar o meio interestelar e, como parte disso, o sobrevôo de objetos como Sedna também é considerado. No geral, estudos desse tipo de espaçonave propuseram um lançamento na década de 2020 e tentariam ir um pouco mais rápido do que as Voyagers usando a tecnologia existente. Um estudo de design de 2018 para um precursor interestelar incluiu uma visita ao planeta menor 50000 Quaoar, na década de 2030.

Objetos transnetunianos extremos

Visão geral de objetos transnetunianos com TNOs extremos agrupados em três categorias no topo.
A órbita de Sedna vai muito além do cinturão de Kuiper (30–50 UA), chegando a quase 1.000 UA (distância Sol-Terra)

Entre os objetos transnetunianos extremos estão três objetos de alto periélio classificados como sednoides : 90377 Sedna , 2012 VP 113 e 541132 Leleākūhonua . São objetos destacados distantes com periélio maior que 70 au. Seu alto periélio os mantém a uma distância suficiente para evitar perturbações gravitacionais significativas de Netuno. As explicações anteriores para o alto periélio de Sedna incluem um encontro próximo com um planeta desconhecido em uma órbita distante e um encontro distante com uma estrela aleatória ou um membro do aglomerado de nascimento do Sol que passou perto do Sistema Solar.

Em ficção

Veja também

Notas

  1. ^ a b A literatura é inconsistente no uso das frases "disco disperso" e "cinturão de Kuiper". Para alguns, são populações distintas; para outros, o disco disperso faz parte do cinturão de Kuiper, caso em que a população de baixa excentricidade é chamada de "cinturão de Kuiper clássico". Os autores podem até alternar entre esses dois usos em uma única publicação.

Referências

links externos