Os Mistérios de um Lugar chamado universo: A procura pelo planeta X vai ganhar um reforço extra do observatório Pan-STARRS

A procura pelo planeta X vai ganhar um reforço extra do observatório Pan-STARRS

A persistente procura pelo planeta X vai ganhar um reforço extra a partir do novo sistema Pan-STARRS, um programa de procura por asteróides potencialmente perigosos (PHAs) em desenvolvimento pelo instituto de astronomia da universidade do Havaí.

Concepção artística de um objeto do Cinturão de Kuiper (KBO), um anel de asteróides de detritos congelados que se estende além a órbita de Netuno. Imagem: T Pyle (SSC) / JPL-Caltech / NASA

Se nós soubéssemos o bastante para afirmar que o sistema Solar é uma construção em filigrana, nós poderíamos deduzir onde todos os seus blocos estão. Dessa forma, escondido nas sombras distantes há uma suspeita não confirmada da presença de um suposto planeta desconhecido – o Planeta X, um hipotético e distante objeto congelado, talvez das dimensões de Marte ou até mesmo da própria Terra.

Se algum dia for descoberto, o Planeta X seria a mais significativa adição ao sistema Solar desde a descoberta de Plutão em 1930, o notório planemo que foi demovido para “não-planeta”. Quando a União Astronômica Internacional (IAU) votou pelo rebaixamento de Plutão da categoria de planeta para a nova categoria ‘planeta-anão’ em 2006, a IAU estabeleceu três critérios para que um objeto seja considerado um planeta legítimo:

1. O objeto tem que orbitar o Sol;

2. A sua gravidade deve ser forte o suficiente para moldá-lo em um formato esferóide;

3. Conseguiu limpar as vizinhanças no caminho de sua órbita.

Plutão fere a regra número 3, ou seja, Plutão não limpou a sua órbita. Plutão é tão somente mais um dos objetos do Cinturão de Kuiper (KBO – Kuiper Belt Object), um lugar ermo do sistema Solar, após a órbita de Netuno, onde há uma pletora de corpos em temperaturas criogênicas. O Cinturão de Kuiper é um vasto anel de detritos que dista entre 30 UA (unidades astronômicas) e 50 UA do Sol (1 UA = distância entre a Terra e o Sol, cerca de 150 milhões de quilômetros).

Essa pintura mostra o planeta-anão Éris, também conhecido como 2003UB313 que habita os confins do nosso sistema Solar. O Sol pode ser visto bem distante. Éris é maior e mais massivo que Plutão e orbita a uma distância 3 vezes mais distante do Sol. A descoberta de Éris provocou a revisão da categorização dos objetos do sistema Solar que culminou no rebaixamento de Plutão (Imagem: R Hurt (SSC/Caltech) / JPL-Caltech / NASA).

Para ser qualificado como planeta um corpo orbitando dentro do cinturão de Kuiper (KBO) deveria ter limpado uma faixa do cinturão, formando um hiato entre os detritos. Tal hiato não foi detectado. Ainda assim, há hipóteses que têm sugerido a possível existência de um planeta distante. Alguns KBOs viajam em órbitas extremamente excêntricas (alongadas) em torno do Sol, como Sedna. Outros KBOs apresentam órbitas similares as dos grandes planetas. “Essas discrepâncias podem ser sinais da presença perturbadora de um distante objeto massivo”, explica Robert Jedicke, um cientista especializado no sistema Solar da Universidade de Havaíi.

Esses 3 painéis mostram a primeira detecção do distante KBO denominado “Sedna”. Observado ao longo de 3 horas, Sedna foi identificado pelo pequeno deslocamento de sua posição nessas 3 imagens obtidas em horários distintos. Observações posteriores, em intervalos de tempo mais longos, tornaram possível a dedução da duração de 10.500 anos de sua excêntrica órbita ao redor do Sol (Imagem: Caltech / NASA).

Contudo, é importante ressaltar que essa tese do suposto planeta X é altamente controversa. A migração de um dos planetas gigantes afastando-se do Sol nos primórdios da formação do sistema Solar (veja mais detalhes em “How was the solar system built?”) também permite explicar o comportamento anômalo das órbitas de alguns KBOs, embora tal migração não consiga decisivamente esclarecer as complexas propriedades observadas no Cinturão de Kuiper.

Sedna e sua órbita excêntrica (http://astro.if.ufrgs.br/comast/comast.htm)

Nos últimos 20 anos largas fatias do céu têm sido esmiuçadas na busca de objetos que se movem lentamente e como resultado desse enorme esforço foram encontrados mais de 1.000 KBOs. Entretanto, as pesquisas de larga escala só conseguem detectar objetos de grande porte e brilhantes. Para encontrar corpos de brilho tênue e com dimensão reduzida são necessárias observações de longa exposição em faixas limitadas do céu. Um possível objeto do tamanho de Marte situado a uma distância de 100 UA teria uma magnitude tão diminuta que poderia escapar da detecção.

Boas notícias para a procura do Planeta X: a pesquisa do Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (Pan-STARRS) vem por aí!

Em breve esse cenário vai mudar: em dezembro de 2008 o primeiro protótipo do Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (Pan-STARRS) [sistema de resposta rápida e telescópio de pesquisa panorâmica] foi posto em operação no observatório Haleakala em Mauí, Havaí. Em breve, quatro telescópios, equipados com as câmeras digitais de maior porte do mundo, com potência para captar 1,4 bilhões de pixels por imagem, irão procurar nos céus qualquer objeto que pisca ou se move. É importante ressaltar que o objetivo principal do observatório é a busca pelos asteróides potencialmente perigosos (PHA – potentially hazardous asteroids) para a Terra, mas os corpos que orbitam a periferia do sistema Solar certamente não irão escapar das suas poderosas câmeras.

Domo 1 do Pan-STARRS em Haleakala no Havaí

Jedicke e seu time estão ocupados desenvolvendo as aplicações de software que irão operar o sistema de telescópios do Pan-STARRS. “A descoberta do distante planeta X está a caminho”, ele afirma. A única explicação para a sua presença é que um corpo massivo tenha se agregado bem nos primórdios da história do sistema Solar e ter sido expulso para a periferia pelas influências gravitacionais dos demais planetas gigantes. Tal irá contribuir para a apurarmos a compreensão de como o sistema Solar se formou e se desenvolveu e possivelmente será um passo decisivo na elucidação de outros mistérios mais distantes como por exemplo: o que causou formação de cometas (leia “Where do comets come from?”).

Na tabela III, página 10, do estudo de viabilidade do projeto “PROJECT PAN-STARRS AND THE OUTER SOLAR SYSTEM“, vemos uma comparação entre os planetas conhecidos e até que distância o Pan-STARRS poderá detectá-los, comparando com a distância máxima que o mesmo já teria sido detectado através do seu impacto gravitacional em outros objetos do Sistema Solar:

Tabela III página 10
Planeta / Objeto	Magnitude absoluta¹	Distância de detecção mag=+24 (UA)²	Distância de perturbação gravitacional (UA)³
Terra	-3,9	620	50
Júpiter	-9,3	2140 ♥	340
Netuno	-6,9	1230	130
Plutão	-1	320	ND

¹ Magnitude absoluta do planeta

² Distância pela qual o planeta terá magnitude aparente = +24

³ Distância máxima pela qual a perturbação gravitacional do planeta seria detectável com facilidade, conforme Hogg, D., Quinlan, G., and Tremaine, S.: 1991, A. J. 101, 2274. Esses números³ foram revistos por Lorenzo Iorio em 2009 em “Constraints on Planet X and Nemesis from Solar System’s inner dynamics“. Iorio estabeleceu a seguinte tabela de restrição gravitacional:

Planeta / Objeto Estelar	Distância mínima do objeto em relação ao Sol ( UA )
Marte	70 – 85
Terra	147 – 175
Júpiter	1.006 – 1.200
Anã Marrom (13 M_Júpiter < massa < 80 M_Júpiter)♣	4.334 – 5.170 ♣
Anã Vermelha (massa ≈ 0,5 M⊙)	8.113 – 9.524

M_{Júpiter –}Massa de Júpiter
M⊙ – Massa do Sol

♣ Uma anã-marrom ( menos de 80 vezes a massa de Júpiter) também seria visível com magnitude +24 em distância até ≈2.000 UA ♥, mas sua presença já teria sido detectada por sua influência gravitacional se estivesse situada até essa distância, o que foi confirmado pelos estudos de Iorio.