gov-civil-vilareal.ptComo fazer uma lua de Netuno: Bata em outra lua MUITO forte.
>Netuno é o planeta principal mais distante do Sol e difícil de estudar. Embora seja grande, com cerca de 50.000 quilômetros de diâmetro, fica tão longe que podem faltar detalhes. Caramba, mesmo indo lá, como fizemos com a Voyager 2 em 1989, não resolveu todos os seus mistérios.
Mas forneceu pistas para um grande mistério que surgiu mais tarde: Qual é o problema com a lua dinky Hippocamp de Netuno?
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Isto é uma pequena lua, com apenas 35 km de largura, e foi descoberta por acidente! Como os outros três grandes planetas do sistema solar externo, Netuno tem anéis , ou arcos de anel com mais precisão, como pedaços de anéis. Em 2013, o astrônomo Mark Showalter estava procurando por tais arcos em imagens do Hubble tiradas em meados dos anos 2000 e usou um software inteligente que remapeava as imagens para que os arcos que se moviam rapidamente parecessem estáticos, para que pudessem ser facilmente comparados em imagens diferentes.
Só porque ele decidiu aplicar esse mesmo software a objetos lado de fora os anéis, orbitando mais lentamente, e o Hippocamp apareceu nas imagens. É uma história legal, sobre a qual escrevi na época.
Imagem de Netuno do Hubble (de 2009) inserida em escala com uma imagem de suas luas e anéis muito mais tênues. Crédito: NASA, ESA e M. Showalter (SETI Institute)
O Hippocamp é tão pequeno e escuro que a Voyager nem percebeu quando passou pelo planeta gigante 30 anos atrás (para ser justo, a Voyager não estava procurando por luas tão distantes) e quase não aparece nas fotos do Hubble. Mas não demorou muito para que algo realmente estranho acontecesse: quando os astrônomos calcularam suas características orbitais, eles descobriram que sua órbita fica a apenas 12.000 km dentro a órbita de Proteu, uma lua muito maior em forma de batata redonda (ish) de 400 km ou mais de diâmetro.
Isso é um problema, porque o sistema de luas de Netuno é uma bagunça e já foi muito mais bagunçado. Uma lua se formando onde Hippocamp está agora não deveria ser capaz de existir lá.
É aqui que as coisas ficam muito legais : O hipocampo pode ter nascido quando um cometa atingiu Proteus Difícil , e os destroços então voltaram juntos para formar o Hippocamp !
Vamos voltar o relógio, oh, digamos, alguns bilhões de anos. Netuno provavelmente se formou com um sistema de luas; a maioria dos planetas o faz. Mas então o desastre pegou: um enorme objeto de gelo e rocha de o sistema solar externo vagou muito perto de Netuno. De alguma maneira - ideias diferentes abundam - este grande corpo foi capturado em órbita ao redor de Netuno. Agora chamamos este objeto de Tritão, e é a maior lua de Netuno com 2.700 km de diâmetro.
Um mosaico da lua de Netuno, Tritão, criado a partir de imagens da Voyager 2 durante um sobrevôo em 1989. Observe as listras pretas perto da parte inferior; evidência de erupções semelhantes a gêiseres e vento. Crédito: NASA / JPL / USGS
As grandes pistas de que Tritão era uma lua capturada em vez de se formar com Netuno é que 1) sua órbita é inclinada em relação ao equador de Netuno (grandes luas que se fecham devem orbitar alinhadas com o equador de seu planeta), eb) sua órbita é retrógrada, para trás em comparação com as outras luas (e o giro de Netuno). As luas que se formam com seus planetas devem ter órbitas progressivas, movendo-se na mesma direção que o giro de seu planeta (em geral, esse giro é no sentido anti-horário quando visto olhando para baixo do norte). Tritão é tão grande que, se se formou com Netuno, deve ter se movido progressivamente. Uma vez que não, não deve ter se formado com ele, portanto, deve ser capturado.
Este evento causou caos no sistema Netuno. A órbita de Tritão era provavelmente inicialmente altamente elíptica, e tornou-se mais circular com o tempo à medida que interagia gravitacionalmente com Netuno. A física é um pouco complicada , mas a gravidade de Tritão aumenta as marés em Netuno, e isso faz com que a órbita de Tritão encolha e se torne mais circular com o tempo (geralmente as marés fazem as luas se moverem para fora, mas isso é apenas para luas progressivas como a nossa própria Lua; Trtion é retrógrada, então a física funciona de outra maneira e se move para dentro).
As órbitas e os tamanhos das luas de Netuno, incluindo seus arcos de anel. As órbitas de Proteus e Hippocamp são extremamente próximas. Crédito: NASA, ESA e A. Feild (STScI)
Quando Tritão se acomodou, as luas internas de Netuno ficaram em desordem. Essas luas estavam tão perturbadas em suas órbitas que teriam se chocado umas com as outras, criando um enorme anel de destroços ao redor de Netuno. Com o tempo, isso se aglutinou em luas menores que orbitavam Netuno de perto, dentro dos anéis.
Mas essa história de destruição ainda não acabou. Existem grande quantidade de corpos gelados lá fora, além de Netuno, em uma região que chamamos de Cinturão de Kuiper, e eles podem impactar essas luas menores. É provável que tenham sido golpeados e recoalescidos inúmeras vezes desde que se formaram há bilhões de anos.
A única lua a sobreviver a este redemoinho foi Proteus. É a mais externa e a maior das luas internas. Devido à mesma dança gravitacional que move Tritão para dentro em direção a Netuno, Proteu (sendo progressivo) está se afastando de Netuno.
Mas - e este é o grande mas - Proteus é lado de fora a órbita de Hippocamp agora. Essa migração externa de Proteu o teria movido direto através da órbita de Hippocamp, e isso deveria ter causado Hippocamp a colidir com Proteu e ser destruído, cair em Netuno e ser destruído, ou ser ejetado completamente do sistema. Não importa como você o faça, o Hippocamp não deveria estar onde está! O que está fazendo aí?
Os astrônomos que estudavam isso encontraram uma solução: algum tempo depois que Tritão se tornou uma lua de Netuno, um objeto do Cinturão de Kuiper apareceu e atingiu Proteu. Isso explodiu uma grande quantidade de detritos, e essas coisas coalesceram para formar o hipocampo orbitando Netuno dentro da órbita de Proteu. Por ser tão pequeno, o hipocampo não consegue migrar para fora (não levanta marés grandes o suficiente em Netuno), então acabou ficando dentro da órbita de Proteu, e é assim que as coisas permanecem hoje.
Devo dizer que deve ter sido um tremendo impacto em Proteu, que tantos detritos formariam uma lua com mais de 30 km de diâmetro. Isso deixaria uma cratera e tanto ...
Uma imagem da lua de Netuno, Proteu, tirada pela Voyager 2 em 1989. A enorme cratera Pharos pode ser vista no canto superior direito. Crédito: NASA / JPL-Caltech / Kevin M. Gill
… Que pensamos ver! Durante a passagem de 1989 pela Voyager 2, ela tirou uma imagem de Proteu que mostra uma cratera monstruosa chamada Pharos, e tem 230 km de largura! Se o impacto tivesse sido muito mais forte, teria estilhaçado a lua. Do jeito que estava, os destroços explodidos teriam sido muito impressionantes. Grande o suficiente para formar uma outra lua inteira, na verdade. Hippocamp.
Isto é tão legal! Eu adoro quando uma história se encaixa assim. Tudo funciona logicamente, mesmo quando começa com um fato estranho que não se encaixa.
E não posso deixar isso sem mencionar algo. Por práticas promulgadas pela União Astronômica Internacional , as luas de Netuno devem ser baseadas em seres mitológicos gregos associados à água ou Poseidon. Tritão foi o mensageiro do mar (e filho de Poseidon), por exemplo. Proteu também era filho de Poseidon em muitos mitos, mas também alguém que podia mudar sua forma à vontade (possivelmente ligado à ideia de que as condições do mar podem mudar muito rapidamente).
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Isso certamente se encaixa com o que sabemos! Essas luas mudaram de forma muitas vezes, incluindo Proteu, e o último certamente mudou quando Pharos se formou. É uma coincidência divertida.
A propósito, Hippocamp é um monstro marinho que é a metade superior de um cavalo e a metade inferior de um peixe. É mais difícil de ajustar com o conhecimento moderno da própria lua (é muito pequena para discernir sua forma, mesmo com o Hubble). Mas ainda é legal.
Acho tudo isso incrível. Costumávamos pensar que o sistema solar se parece muito com o que sempre foi, mas nos últimos anos descobrimos que realmente não é. As luas se movem para frente e para trás, os planetas migram para dentro e para fora do Sol, e impactos gigantes não apenas remodelam esses corpos, mas geram novos. É apenas no decorrer de nossa curta vida que as coisas parecem estáveis. Em larga escala, o sistema solar é tão dinâmico e tempestuoso quanto o mar.
