Dinâmica de anel do planeta anão Haumea é descrita por grupo da Unesp

Por meio de simulações computacionais pesquisadores desvendam detalhes desse objeto do Sistema Solar localizado além da órbita de Plutão, no Cinturão de Kuiper

Peter Moon  |  Agência FAPESP – Observado pela primeira vez em 2004, Haumea é um planeta anão localizado além da órbita de Plutão, em uma região do Sistema Solar chamada de Cinturão de Kuiper. Foi por causa da descoberta desse e de outros planetas anões que, em 2006, Plutão foi oficialmente desbancado da categoria de planeta.

Haumea foi reconhecido oficialmente como planeta anão em 2008. Tem um formato alongado que lembra uma bola de futebol americano, além de duas luas e um anel.

Por ter um anel, Haumea integra o grupo de objetos do Sistema Solar composto por Saturno, Urano, Netuno e Júpiter, além dos asteroides Chariklo e Chiron, que desenham órbitas entre Júpiter e Netuno.

O anel de Haumea nunca foi observado diretamente. Sua existência foi inferida por um grupo internacional de astrônomos em 2017, a partir da análise do brilho de uma estrela que passou atrás do planeta anão.

“A descoberta foi feita por ocultação. O brilho da estrela foi observado da Terra e diminuiu quando Haumea passou na frente. Isso permitiu obter informações sobre o formato do planeta anão”, disse Othon Cabo Winter, professor titular na Faculdade de Engenharia da Universidade Estadual Paulista (Unesp), campus de Guaratinguetá.

“Mas o brilho da estrela também diminuiu quando o anel passou em sua frente, permitindo, assim, que os pesquisadores obtivessem informações sobre o anel”, disse.

O trabalho faz parte do Projeto Temático “A relevância dos pequenos corpos em dinâmica orbital”, financiado pela FAPESP, e contou com apoio também da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes) e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).

Os pesquisadores que descobriram o anel em 2017 chegaram a sugerir que ele ocuparia em torno de Haumea uma órbita muito próxima à chamada região de ressonância 1 para 3 (1:3) – a cada três giros completos que o planeta anão dá em torno do próprio eixo, as partículas que formam o anel completam uma órbita ao redor dele.

Um novo estudo feito por Winter, Taís Ribeiro e Gabriel Borderes Motta, do Grupo de Dinâmica Orbital e Planetologia da Unesp, mostrou ser necessária uma certa excentricidade (medida que representa o afastamento de uma órbita da forma circular) para que a tal ressonância atuasse sobre as partículas do anel.

Segundo Winter, o fato de o anel ser estreito e praticamente circular inviabiliza a atuação dessa ressonância. Em contrapartida, o grupo identificou um tipo peculiar de órbitas periódicas (que se repetem de maneira idêntica) estáveis e quase circulares, na mesma região onde se localiza o anel de Haumea.

"Nosso estudo não é observacional. Não observamos diretamente os anéis. Ninguém jamais o fez”, disse Winter. Isso porque os anéis são muito tênues e estão por demais distantes para poderem ser observados pelos observatórios astronômicos da Terra. A distância média de Haumea em relação ao Sol é 43 vezes maior do que a distância da Terra ao Sol.

“Nosso estudo é inteiramente computacional. Foi a partir de simulações com os dados obtidos que chegamos à conclusão de que o anel não se encontra naquela região do espaço devido à ressonância 1:3, mas sim devido a uma família de órbitas periódicas estáveis”, disse Winter.

Em artigo publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, os pesquisadores da Unesp exploraram a dinâmica de partículas individuais na região em que o anel está localizado.

“O objetivo principal do trabalho foi identificar a estrutura da região do anel de Haumea em termos de localização e tamanho das regiões estáveis e também a razão de sua existência. De particular interesse foi tentar entender a estrutura dinâmica associada à ressonância 1:3”, disse Winter.

Regiões estáveis

Os pesquisadores usaram o método de Superfície de Seção de Poincaré para explorar a dinâmica na região em que se localiza o anel. Com a simulação da evolução das trajetórias das partículas na região, foram gerados em computador gráficos (seções) que mostram visualmente as regiões de estabilidade representadas por ilhas (curvas fechadas), enquanto as regiões instáveis aparecem como uma distribuição de pontos dispostos irregularmente.

As ilhas de estabilidade que foram identificadas em consequência da ressonância 1:3 têm trajetórias muito excêntricas, mais do que seria compatível com o anel (estreito e circular).

“Por outro lado, identificamos ilhas de estabilidade na mesma região, mas com trajetórias de baixa excentricidade, compatíveis com o anel. Essas ilhas foram identificadas por causa de uma família de órbitas periódicas”, disse Winter.

Haumea tem diâmetro de 1.456 quilômetros, menos da metade de Marte, e possui formato oval, sendo duas vezes mais longo do que largo. Leva 284 anos para completar uma volta em torno do Sol. O planeta anão fica tão distante, e a radiação solar que lá chega é tão rarefeita, que a temperatura na superfície é de 223°C negativos.

Por ter sido detectado pelas lentes dos observatórios gigantes instalados no cume do vulcão extinto Mauna Kea, no Havaí, seus descobridores o batizaram com o nome da deusa da fertilidade da mitologia havaiana. O planeta anão possui duas luas: Namaka e HiÊ»iaka, as filhas da deusa Haumea. Acredita-se que essas luas se formaram como resultado de uma colisão entre Haumea e algum outro corpo.

Haumea completa uma rotação a cada quatro horas, o que o torna um dos objetos grandes com rotação mais rápida no Sistema Solar. Tal aspecto pode estar relacionado a um passado violento.

Estima-se que, na origem do Sistema Solar, Haumea era muito parecido com Plutão, metade rocha e metade água. Bilhões de anos atrás, um grande objeto pode ter colidido com Haumea, expulsando a maior parte do gelo de sua superfície e fazendo ele girar muito rápido em comparação com outros planetas anões.

O artigo On the location of the ring around the dwarf planet Haumea (doi:10.1093/mnras/stz246), de O. C. Winter, G. Borderes-Motta e T. Ribeiro, está publicado em https://academic.oup.com/mnras/article-abstract/484/3/3765/5308858.