ASTEROIDES, COMETAS E FORMAÇÃO DO SISTEMA SOLAR · Formação do Sistema Solar . Formação do...

Ensino de Astronomia no ABC

ASTEROIDES, COMETAS E FORMAÇÃO DO SISTEMA

SOLAR

Profª Fernanda Siniscalchi

Hipótese moderna: sugerida e desenvolvida por

René Descartes, Immanuel Kant e Pierre-Simon

de Laplace

Nebulosa Solar: grande nuvem rotante de gás

entrou em colapso. Início da contração ->

aceleração do colapso devido à força

gravitacional da nuvem atuando em si mesma

Formação do Sistema Solar

A Nebulosa Solar já possuía 2% de elementos

mais pesados que H e He (de outras estrelas)

Devido à conservação do momento angular, a

rotação da nuvem aumentava e a massa de gás

rotante assumia uma forma discoidal, com uma

concentração no centro (daria origem ao Sol)

O material do disco daria origem aos planetas

Formação do Sistema Solar

Formação do Sistema Solar

Disco de acreção (similar aos anéis de Saturno)

Resfriamento da nuvem -> apenas o proto-sol

manteve a temperatura alta

O material se condensou rapidamente devido ao

resfriamento e originou os planetesimais, corpos

de até 1km formados por forças de coesão

No disco protoplanetar, a composição dos

corpos dependia da distância até o centro

Formação do Sistema Solar

Interior: temperaturas altas, material rochoso se

condensou, poucos planetesimais

Exterior: temperaturas baixas, materiais voláteis

podiam se condensar, muitos planetesimais

rochosos e gelosos

Linha de congelamento: fronteira entre as

regiões (~5UA do Sol, T~150K)

Formação do Sistema Solar

Formação do Sistema Solar

Planetesimais, concepção artística Linha de congelamento

A atração gravitacional entre os planetesimais

acarretou na formação dos protoplanetas

Disco interior: protoplanetas rochosos, massa

baixa (poucos planetesimais), não conseguiram

atrair e acumular atmosferas (formadas depois

por vulcanismo, vento solar e/ou trazidas por

asteroides/cometas/planetesimais)

Formação do Sistema Solar

Formação do Sistema Solar

Protoplanetas, concepção artística

Colisões resultaram na nossa Lua e nas

inclinações dos eixos rotacionais dos planetas

Disco exterior: protoplanetas rochosos e gelosos

de massa alta (muitos planetesimais)

Conseguiram atrair e acumular atmosferas ->

gigantes gelosos ou até atmosferas massivas ->

gigantes gasosos

Formação do Sistema Solar

Em torno dos planetas gigantes, formaram-se

algumas luas da mesma forma que os planetas

O disco era mais denso na região de Júpiter ->

acumulou a maior massa

Cinturão de Asteroides: região onde os

planetesimais rochosos não conseguiram formar

um planeta grande

Formação do Sistema Solar

Mais para o exterior, o gelo podia ser integrado

mais facilmente nos asteroides (explica as

posições dos vários tipos de asteroides)

Região mais exterior aos protoplanetas gigantes,

a densidade era menor, os planetesimais gelosos

formaram alguns corpos menores -> Cinturão de

Kuiper

Formação do Sistema Solar

Formação do Sistema Solar

Formação do Sistema Solar

Por interações viscosas e de maré com o disco

de acreção e os planetesimais, Júpiter migrou

mais para dentro e Saturno, Urano e Netuno

migraram mais para fora do disco

No caminho, os planetas gigantes capturaram

alguns planetesimais (luas menores) e

defletiram outros para dentro ou fora do disco

Formação do Sistema Solar

Os planetesimais defletidos para dentro caíram

para dentro dos planetas e luas (crateras de

impacto)

Os defletidos para fora formaram a Nuvem de

Oort ou foram expelidos do Sistema Solar

No caminho para fora, Netuno capturou alguns

objetos do Cinturão de Kuiper

Formação do Sistema Solar

Satélites Naturais: objetos celestes que orbitam

objetos bem maiores. Ex: luas dos planetas e

dos planetas anões; planetas anões orbitando

estrelas, galáxias anãs orbitando galáxias

maiores

Planetas Anões: são uma categoria acima dos

asteroides, por serem maiores e terem

características semelhantes aos planetas

Satélites e Planetas Anões

Asteroides: corpos rochosos, normalmente no

Sistema Solar interior (até a órbita de Júpiter)

Objetos TransNetunianos (TNOs): corpos gelosos

depois de Netuno (Cinturão de Kuiper ou Nuvem

de Oort). Não são cometas nem planetas anões

Cometas: objetos gelosos que às vezes chegam

perto do Sol (e criam caudas nessa ocasião)

Corpos Menores do Sistema Solar

Corpos Menores do Sistema Solar

A maior parte dos asteroides se encontra no

Cinturão de Asteroides, mas alguns possuem

outras órbitas:

- Troianos compartilham a órbita de Júpiter, 60°

atrás ou à frente do planeta. Os da frentes são

chamados, às vezes, de Gregos

- Centauros orbitam entre os planetas externos

Asteroides

Asteroides

Cinza: troianos, verde: centauros

Posições dos Troianos e Gregos

Amors, Apollos e Atens orbitam o Sistema Solar

interno e podem cruzar as órbitas dos planetas

internos.

Hipótese de que os asteroides do cinturão

sofreram perturbações causadas por Júpiter

Famílias Hirayama: consistem de fragmentos de

corpos maiores destruídos em colisões (hipótese)

Asteroides

Classificados segundo as suas composições:

Tipo S: 2 a 3.5UA do Sol. Silicatos ricos em ferro e

magnésio, pouco voláteis, avermelhados, albedos

moderados

Tipo M: 2 a 3.5UA do Sol. Ferro e níquel,

avermelhados, albedos moderados

Asteroides

Asteroides

Tipo C: 2 a 4 AU. Compostos carbonáceos, muitos

contêm água, albedos baixos

Tipo P: 3 a 5 AU, compostos orgânicos,

avermelhados, albedos baixos

Tipo D: similar aos tipo P, mais vermelhos e um

pouco mais longe do Sol, a maioria dos Troianos

são tipo D

Asteroides

Quanto mais longe do Sol, mais água e outros

voláteis (assim como os planetas e luas)

Dica sobre a formação do Sistema Solar.

Asteroides

Em 2014, foram descobertos anéis em torno de

10199 Chariklo (um centauro), por ocultação

estelar. A origem dos anéis não é muito clara.

Asteroides

1I/2017 U1 (Oumuamua): primeiro objeto

interestelar conhecido a passar pelo Sistema

Solar (perto do Sol), em 2017.

Foi classificado, inicialmente, como cometa,

depois foi reclassificado como asteroide e,

finalmente, como primeiro de uma nova classe

de objetos interestelares.

Asteroides

Asteroides

Trajetória de Oumuamua

Meteoroides: matéria no espaço interplanetário

muito pequeno para ser chamado de asteroide

ou cometa e em rota de colisão com a Terra.

Meteoro: quando os meteoroides se queimam

na atmosfera, conhecido como estrela cadente.

Meteorito: se resta algo chegando ao chão.

Meteoroides, Meteoros e Meteoritos

Ocorrem quando a Terra cruza a trilha de

detritos deixados por um cometa.

Chuvas de Meteoros

Chuvas de Meteoros

Chuvas de meteoros mais importantes

Têm idades de ~4.5 bilhões de anos e são

amostras de matéria dos primórdios do Sistema

Solar, embora em muitos casos as propriedades

deles tenham sido modificadas por processos

térmicos-metamórficos.

Ajudaram muito no estudo da formação e

evolução do Sistema Solar.

Meteoritos

Grupos: Rochosos, Ferrosos Rochosos, Ferrosos.

- Rochosos - ~94% dos meteoritos conhecidos:

- Condritos: ~86 %. Contêm côndrulos, peq.

partículas redondas compostas na maioria

por silicatos. Parecem ter se formado como

objetos flutuando livremente no espaço.

Alguns contêm material orgânico.

Meteoritos

- Acondritos: ~8 %. Não contêm côndrulos,

são formados pelo derretimento e

recristalização. Vêm de crostas de

planetesimais, asteróides, ou de corpos

maiores (a Lua, Marte).

Meteoritos

Meteoritos

- Ferrosos (sideritos) ~5 %. Constituídos por ligas

metálicas de Fe e Ni e quantias secundárias de

carbono, enxofre, e fósforo. Maioria pode ter se

formado nos núcleos de planetesimais

derretidos

Meteoritos

- Ferrosos rochosos (siderólitos), ~1 %,

constituídos por mistura de minerais silicáticos e

liga metálica (Fe + Ni). Parcialmente formados

nas zonas de fronteira entre os núcleos e crostas

de planetesimais.

Meteoritos

Meteoritos

Meteoritos

O meteorito de Bendegó, um siderito, foi

encontrado em 1784 perto do riacho de mesmo

nome, na Bahia.

É o maior meteorito já encontrado no Brasil e o

16°maior do mundo.

Alguns Meteoritos Conhecidos

Alguns Meteoritos Conhecidos

Meteorito de Bendegó

O meteorito de Murchison, um condrito

carbonáceo, caiu em 1969 na Austrália.

Contém mais de 92 aminoácidos!

Alguns Meteoritos Conhecidos

Na manhã do dia 15/02/2013, era esperada a

passagem de um asteroide próximo à Terra, que

caiu perto de Челябинск (Chelyabinsk), na

Rússia. Um meteorito de 17 a 20 metros de

diâmetro e 11 mil toneladas. Gerou uma onda

de choque que feriu mais de 1200 pessoas e

danificou centenas de residências.

Alguns Meteoritos Conhecidos

O evento de Тунгуска (Tunguska), na Sibéria

(1908), foi uma explosão gigantesca (~mil vezes

a da bomba de Hiroshima) que derrubou 80

milhões de árvores em uma área de 2150 mil

km². É o maior corpo celeste que já atingiu a

Terra na história registrada.

Alguns Meteoritos Conhecidos

Alguns Meteoritos Conhecidos

Árvores derrubadas em Tunguska

A teoria mais aceita sobre a extinção Cretáceo-

Paleogeno, há ~65 milhões de anos, é o impacto

de um meteorito de ~10Km de diâmetro. Esse

evento levou a grandes mudanças climáticas,

extinguindo os dinossauros. A provável cratera

fica em Chicxulub, no México. É um cratera de

180 km de diâmetro descoberta em 1978.

A Extinção dos Dinossauros

Near Earth Objects (NEO, objetos próximos à

Terra) são corpos celestes como cometas e

asteroides, cujas órbitas se encontram perto da

órbita do nosso planeta.

Os Potentially Hazardous Asteroids (PHAs

asteróides potencialmente perigosos) são os que

possuem maior risco de colidir com a Terra.

Meteoritos

Meteoritos

A Escala de Torino

categoriza os NEO

pelo risco de um

impacto com a

Terra e os possíveis

danos que eles

causariam.

Corpos gelosos com órbitas além de Netuno.

Distribuídos em 2 regiões:

- Cinturão de Kuiper, de 30 a 100 AU do Sol,

originam os cometas de curto período.

- A hipotética Nuvem de Oort, entre 300 e

100'000 AU do Sol, repositório de cometas de

longo período.

Objetos Transnetunianos

Descoberto em 1930 por Clyde Tombaugh na

procura por um nono planeta.

Foi batizado o nono planeta.

Semi-eixo maior da órbita: 39.5 AU

Período orbital: 246 anos terrestres

- Período rotacional: 6.4 dias terr. (retrógrado)

Plutão

Foram encontrados 5 satélites naturais (luas) de

Plutão: Caronte (Charon), Nix, Hidra (Hydra),

Cérbero (Kerberos), Estige (Styx)

Plutão

Propriedades não muito típicas para um planeta:

- Órbita muito mais inclinada, 17° com a

eclíptica, e elíptica, e = 0.25, que as dos outros

planetas, e que cruza a órbita de Netuno, em

ressonância 3:2 com o período orbital de

Netuno.

Plutão

- Raio e massa baixos de 0.18 R⨁ e 0.002 M⨁

- Composição química similar a TNOs e a Tritão,

mas não aos planetas.

- Em 2005 foi descoberto um TNO com

tamanho aproximado de Plutão, Éris. =>

Conflito

Plutão

Plutão

Órbita de Plutão

Em 2006, a União Astronômica Internacional

(IAU) estabeleceu 3 critérios para planetas:

1. Orbitar uma estrela, i. e. o Sol.

2. Massa alta o suficiente para ter forma esférica

pela gravitação própria.

3. Ter “esvaziado” a vizinhança da órbita.

Plutão

Plutão não satisfaz critério 3:

Reclassificado junto com Éris para planeta anão,

ou plutoide (objeto que satisfaz 1 e 2, mas não

3), ou objeto transnetuniano ou objeto da

Cintura de Kuiper.

Plutinos são TNOs em ressonância 3:2 com

Netuno.

Plutão

Pequenos TNOs compostos por gelo (água,

metano, amônia e dióxido de carbono), poeira,

às vezes material orgânico e/ou um núcleo

rochoso => “Bolas de gelo sujo” que se

aventuram no Sistema Solar interior.

Formam caudas de até 1 AU de comprimento

quando passam pelo Sistema Solar interior.

Cometas

Quando o cometa se aproxima do Sol (< 5 AU),

o gelo sublima, formando um coma de gás

evaporado e poeira em torno do núcleo sólido.

Ainda se forma um halo de hidrogênio em torno

do coma.

O gás é parcialmente ionizado pela radiação

solar.

Cometas

A radiação do vento solar empurra a poeira para

longe do Sol, formando a cauda de poeira.

O campo magnético e o vento solar empurram o

gás ionizado, formando a cauda de íons.

A(s) cauda(s) está(o) sempre voltada(s) para o

lado contrário do Sol.

Cometas

Cometas

Quando o cometa sai de perto do Sol, a cauda

some (mas o cometa pode voltar algum dia).

Cometas

Há cometas periódicos :

- de curto período (< 200 anos) como Halley,

que volta a cada 76 anos, vindos da Cintura de

Kuiper.

- de longo período (> 200 anos, até mais de 1

mio. anos), vindos da Nuvem de Oort.

Cometas

Há teorias, de que estes (de longo período) são

defletidos rumo ao Sol por estrelas passando

perto do limite do Sistema Solar.

Cometas não-periódicos: vão para fora do

Sistema Solar.

Cometas

Cometas

No passado, cometas colidiram frequentemente

com planetas, luas e asteroides. Trouxeram pelo

menos metade da água dos oceanos na Terra.

Moléculas orgânicas: cometas ou meteoritos

podem ter trazido os elementos precursores da

vida ou mesmo os primeiros elementos vivos

para a Terra. -> (neo)panspermia

Cometas

Hale-Bopp: 19 meses de visibilidade (recorde) a

partir de 23/07/1995, muito brilhante por ser

grande, só volta em 2400 anos

Swift-Tuttle: passou em 1862 e 1992, deixa uma

trilha de detritos que causa a chuva de meteores

das Perseidas. Já foi suspeito de poder se chocar

com a Terra algum dia

Cometas mais conhecidos

Cometas mais conhecidos

Hyakutake: passou perto da Terra em 1996, uma

das caudas mais compridas já observadas.

Não volta por pelo menos 14'000 anos

Halley: Cometa periódico com período de 76

anos, seus detritos causam a chuva de meteoros

das Orionidas. Volta em 2061

Cometas mais conhecidos

Shoemaker-Levy 9: conhecido por ter se

chocado com Júpiter, forneceu informações

sobre a composição do planeta gigante

Cometas mais conhecidos

1991: 951 Gaspra, primeiro asteroide visitado

por uma sonda (Galileo)

1993: 243 Ida, 1º asteroide com satélite natural

(Dactyl) visitado por uma sonda (Galileo).

2001: 1º pouso em asteroide (433 Eros, sonda

NEAR Shoemaker)

2014: 1º pouso em cometa, sonda Rosetta.

Missões Espaciais

Observação de Corpos Menores

Observação de Corpos Menores

Comparação entre as magnitudes dos cometas e planetas

CARROL, B. W.; OSTILE, D. A. An Introduction to Modern Astrophysics (2nd editon), editora Pearson / Addison Wesley, 2007

National Aeronautics and Space Administration. Disponível em: <https://www.nasa.gov/>

OLIVEIRA, K; SARAIVA, M. F. Astronomia e Astrofísica, ed. Livraria da Física, 2014

WESTERA, P. W., Corpos Menores, Origem e Evolução do Sistema Solar. Noções de Astronomia e Cosmologia

Referências