Cientistas revelam como nosso sistema solar poderia capturar um novo planeta: WebCuriosos

Quando Oumuamua atravessou o nosso Sistema Solar em 2017, foi o primeiro Objeto Interestelar (ISO) confirmado a fazê-lo.

Então, em 2019, o Cometa 2l/Borisov fez a mesma coisa. Estes são os únicos dois ISOs confirmados para visitar o nosso Sistema Solar.

Muitos outros ISOs devem ter visitado na longa história do nosso Sistema Solar, e muitos mais irão visitar no futuro. Obviamente, existem mais desses objetos por aí, e espera-se que o próximo Observatório Vera Rubin descubra muitos mais.

É possível que o Sol capture um ISO ou um planeta rebelde da mesma forma que alguns dos planetas capturaram luas.

Tudo se resume ao espaço de fase.

O que aconteceria ao nosso maduro e calmo Sistema Solar se de repente ganhasse outro membro? Isso dependeria da massa do objeto e da eventual órbita em que ele se encontrasse.

É um experimento mental interessante; embora Borisov e Oumuamua fossem objetos menores, um planeta rebelde mais massivo que se juntasse ao nosso Sistema Solar poderia gerar o caos orbital. Poderia potencialmente alterar o curso da vida na Terra, embora isso seja altamente improvável.

Qual é a probabilidade deste cenário? Uma nova nota de pesquisa em Mecânica Celestial e Astronomia Dinâmica descreve como nosso Sistema Solar poderia capturar um ISO. É intitulado “Captura permanente no Sistema Solar,” e os autores são Edward Belbruno, do Departamento de Ciências Matemáticas da Universidade Yeshiva, e James Green, ex-NASA e agora da Space Science Endeavours.

O espaço de fases é uma representação matemática que descreve o estado de um sistema dinâmico como o nosso Sistema Solar. O espaço de fase usa coordenadas que representam posição e momento.

É como um espaço multidimensional que contém todas as configurações orbitais possíveis ao redor do Sol. O espaço de fase captura o estado de um sistema dinâmico rastreando as características de posição e momento. O espaço de fase do nosso Sistema Solar tem pontos de captura onde um ISO pode ficar gravitacionalmente ligado ao Sol.

O espaço de fase é complexo e é baseado em Mecânica hamiltoniana. Coisas como excentricidade orbital, semi-eixo maior e inclinação orbital alimentam isso. O espaço de fase é melhor entendido como uma paisagem multidimensional.

O espaço de fase do nosso Sistema Solar inclui dois tipos de pontos de captura: fracos e permanentes.

Pontos de captura fracos são regiões no espaço onde um objeto pode ser temporariamente atraído para uma órbita semiestável. Esses pontos costumam ser onde as bordas externas dos limites gravitacionais dos objetos se encontram. Eles são mais como empurrões gravitacionais do que uma adoção orbital.

Pontos de captura permanentes são regiões no espaço onde um objeto pode ser capturado permanentemente em uma órbita estável. O momento angular e a energia de um objeto são uma configuração exata que lhe permite manter uma órbita. Nos sistemas planetários, estes pontos de captura permanentes são configurações orbitais estáveis ​​que persistem por períodos de tempo extremamente longos.

O espaço de fase do nosso Sistema Solar é extremamente complexo e envolve muitos corpos em movimento e suas coordenadas variáveis. Mudanças sutis nas coordenadas do espaço de fase podem permitir que os objetos façam a transição entre estados de captura permanente e estados de captura fracos. Da mesma forma, diferenças sutis em ISOs ou planetas rebeldes podem levá-los a esses pontos.

Em suas notas de pesquisa, os autores descrevem a captura permanente de um ISO desta forma: “A captura permanente de um pequeno corpo, P, em torno do Sol, S, do espaço interestelar ocorre quando P nunca consegue escapar de volta para o espaço interestelar e permanece capturado dentro do Sistema Solar para todo o tempo futuro, movendo-se sem colisão com o Sol.”

Os puristas notarão que nada pode ser igual em todo o tempo futuro, mas a questão permanece.

Outros pesquisadores se aprofundaram nesse cenário, mas este trabalho vai um passo além. “Além de ser capturado permanentemente, P também é capturado de forma fraca”, escrevem eles.

Ele gira em torno do notoriamente difícil de resolver problema dos três corpos. Também ao contrário de pesquisas anteriores, que utilizam Júpiter como terceiro corpo, este trabalho utiliza a força das marés da galáxia como terceiro corpo, juntamente com o P e o S.

“Esta força de maré tem um efeito apreciável na estrutura do espaço de fase para a faixa de velocidade e distância do Sol que estamos considerando”, explicam eles em seu artigo.

O artigo enfoca a natureza teórica do espaço de fase e da captura ISO. Estuda “as propriedades dinâmicas e topológicas de um tipo especial de captura permanente, chamada captura fraca permanente, que ocorre por tempo infinito”.

Um objeto em captura fraca permanente nunca escapará, mas nunca alcançará uma órbita consistente e estável. Ele se aproxima assintoticamente do conjunto de captura sem colidir com a estrela.

Não há muito debate sobre a existência de planetas rebeldes, provavelmente em grande número. As estrelas formam-se em grupos que eventualmente se dispersam por uma área mais ampla. Como as estrelas hospedam planetas, alguns desses planetas serão dispersos através de interações gravitacionais antes que as estrelas co-natais ganhem alguma separação umas das outras.

“A arquitetura final de qualquer sistema solar será moldada pela dispersão planeta-planeta, além dos sobrevoos estelares dos sistemas estelares adjacentes em formação, uma vez que encontros próximos podem puxar planetas e pequenos corpos para fora do sistema, criando o que são chamados de planetas rebeldes”, o explicam os autores.

“Quando tomadas em conjunto, a ejeção de planetas desde a dispersão planeta-planeta inicial e encontros estelares e na evolução subsequente de um sistema solar multiplanetário deveria ser comum e apoia a evidência de um grande número de planetas rebeldes que flutuam livremente no espaço interestelar que talvez excedam o número de estrelas”, escrevem os autores, observando que essa afirmação é controversa.

Então, o que tudo isso significa?

Os investigadores desenvolveram uma secção transversal de captura para o espaço de fases do Sistema Solar e calcularam quantos planetas rebeldes existem nas proximidades do nosso Sistema Solar.

Na nossa vizinhança solar, que se estende por um raio de seis parsecs ao redor do Sol, existem 131 estrelas e anãs marrons. Os astrônomos sabem que pelo menos vários deles hospedam planetas, e todos eles podem muito bem hospedar planetas que ainda não detectamos.

A cada milhão de anos, cerca de dois dos nossos vizinhos estelares ficam a poucos anos-luz da Terra. “No entanto, espera-se que seis estrelas passem de perto nos próximos 50 mil anos”, escrevem os autores.

O limite exterior da Nuvem de Oort fica a cerca de 1,5 anos-luz de distância, pelo que alguns destes encontros estelares poderiam facilmente desalojar objectos da nuvem e enviá-los para o interior do Sistema Solar. Isto já aconteceu muitas vezes, pois a nuvem é provavelmente a fonte de cometas de longo período.

Os investigadores identificaram aberturas no espaço de fase do Sistema Solar que poderiam permitir que alguns destes objetos, ou ISOs ou planetas rebeldes, alcançassem uma captura fraca permanente.

São aberturas no Sol Esfera da colinauma região onde a gravidade do Sol é a força gravitacional dominante para a captura de satélites. Essas aberturas estão a 3,81 anos-luz de distância do Sol, na direção do centro galáctico ou oposta a ele.

“A captura fraca e permanente de objetos interestelares no Sistema Solar é possível através destas aberturas”, afirmam os autores. “Eles se moveriam caoticamente dentro da esfera da Colina para a captura permanente do Sol, demorando um tempo arbitrariamente longo em um número infinito de ciclos.”

Esses objetos nunca colidiriam com o Sol e poderiam ser capturados permanentemente. “Um planeta rebelde poderia perturbar as órbitas dos planetas que podem ser detectados”, concluem.

Ainda estamos nos primeiros dias de compreensão dos ISOs e dos planetas rebeldes. Sabemos que eles estão por aí, mas não sabemos quantos ou onde estão. O Observatório Vera Rubin poderá abrir-nos os olhos para esta população de objetos. Pode até mostrar como se aglomeram em algumas regiões e evitam outras.

De acordo com este trabalho, se estiverem próximos de alguma das aberturas da esfera Colina do Sol, poderemos ter um visitante que decida ficar.

Este artigo foi publicado originalmente por Universo Hoje. Leia o artigo original.