26/01/2023 - 12:11
Em 2013, Felipe Braga-Ribas e colaboradores, usando telescópios terrestres, descobriram que o asteroide Cáriclo (em inglês, Chariklo), um corpo com menos de 250 km de diâmetro que orbita entre Saturno e Urano, hospeda um sistema de dois anéis finos. Esses anéis eram esperados apenas em torno de grandes planetas como Júpiter e Netuno.
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Os astrônomos estavam observando uma estrela quando Cáriclo passou na frente dela, bloqueando a luz das estrelas como haviam previsto. Os astrônomos chamam esse fenômeno de ocultação. Para sua surpresa, a estrela piscou e piscou novamente duas vezes antes de desaparecer atrás de Cáriclo, e piscou duas vezes novamente depois que a estrela ressurgiu. O piscar foi causado por dois anéis finos – os primeiros anéis já detectados em torno de um pequeno objeto do Sistema Solar.
Sorte grande
Pablo Santos-Sanz, do Instituto de Astrofísica de Andaluzia em Granada (Espanha), aprovou um programa “Alvo de Oportunidade” (programa 1271) para tentar uma observação de ocultação como parte do programa de observações do Sistema Solar do Telescópio Espacial James Webb, da Nasa/ESA/CSA, denominado Guaranteed Time Observations (GTO). O programa é liderado por Heidi Hammel, da Associação de Universidades para Pesquisa em Astronomia dos EUA (AURA, na sigla em inglês).
Num golpe de sorte, eles descobriram que Cáriclo estava a caminho de tal evento de ocultação em outubro de 2022. Essa foi a primeira tentativa de ocultação estelar feita com o Webb. Muito trabalho duro foi feito para identificar e refinar as previsões para esse evento incomum.
Em 18 de outubro, eles usaram o instrumento Near-Infrared Camera (NIRCam) do Webb para monitorar de perto a estrela Gaia DR3 6873519665992128512 e observar as quedas de brilho indicativas de uma ocultação.
Este vídeo mostra observações feitas pelo Telescópio Espacial James Webb da Nasa/ESA/CSA de uma estrela (fixada no centro do vídeo) quando Cáriclo passa na frente dela. O vídeo é composto de observações individuais com a visão do Near-infrared Camera Instrument do Webb em comprimento de onda de 1,5 mícron (F150W) obtido em cerca de 1 hora em 18 de outubro. Uma análise cuidadosa do brilho da estrela revela que os anéis do sistema Cáriclo foram claramente detectados. Crédito: Nasa, ESA, CSA e Nicolás Morales (IAA/CSIC).
Observações bem-sucedidas
As sombras produzidas pelos anéis de Cáriclo foram claramente detectadas, demonstrando uma nova forma de usar o Webb para explorar objetos do Sistema Solar. A sombra da estrela devido ao próprio Cáriclo rastreou fora da visão do Webb. Esse appulse (o nome técnico para uma passagem próxima sem ocultação) foi exatamente como havia sido previsto após a última manobra de trajetória do curso do Webb.
A curva de luz de ocultação do Webb, um gráfico do brilho de um objeto ao longo do tempo, revelou que as observações foram bem-sucedidas. Os anéis foram capturados exatamente como previsto. As curvas de luz de ocultação produzirão uma nova ciência interessante para os anéis de Cáriclo.
Santos-Sanz explicou: “À medida que nos aprofundarmos nos dados, exploraremos se conseguiremos uma resolução clara dos dois anéis. A partir das formas das curvas de luz de ocultação dos anéis, também exploraremos a espessura dos anéis, os tamanhos e cores das partículas dos anéis e muito mais. Esperamos obter informações sobre por que esse pequeno corpo ainda tem anéis e talvez detectar novos anéis mais fracos”.
Assinatura clara
Os anéis são provavelmente compostos de pequenas partículas de gelo de água misturadas com material escuro, detritos de um corpo gelado que colidiu com Cáriclo no passado. Cáriclo é muito pequeno e muito distante até mesmo para o Webb visualizar diretamente os anéis separados do corpo principal. Assim, as ocultações são a única ferramenta para caracterizar os anéis por si mesmos.
Logo após a ocultação, o Webb mirou no asteroide novamente, dessa vez para coletar observações da luz solar refletida por Cáriclo e seus anéis (Programa GTO 1272). O espectro do sistema mostra três bandas de absorção de gelo de água no sistema de Cáriclo.
Noemí Pinilla-Alonso, que liderou as observações espectroscópicas do Cáriclo pelo Webb, disse: “Os espectros de telescópios terrestres sugeriam esse gelo (Duffard et al. 2014), mas a qualidade requintada do espectro do Webb revelou a assinatura clara de gelo cristalino pela primeira vez”.
Microcolisões contínuas
Dean Hines, o investigador principal deste segundo programa GTO, acrescentou: “Como as partículas de alta energia transformam o gelo de estado cristalino em amorfo, a detecção de gelo cristalino indica que o sistema de Cáriclo experimenta microcolisões contínuas que expõem material puro ou desencadeiam a cristalização processos”.
A maior parte da luz refletida no espectro é do próprio Cáriclo: os modelos sugerem que a área do anel observada pelo Webb durante essas observações é provavelmente um quinto da área do próprio corpo. A alta sensibilidade do Webb, em combinação com modelos detalhados, pode nos permitir desvendar a assinatura do material do anel diferente do de Cáriclo. Pinilla-Alonso comenta que “observando Cáriclo com o Webb ao longo de vários anos à medida que o ângulo de visão dos anéis muda, podemos isolar a contribuição dos próprios anéis”.
A bem-sucedida curva de luz de ocultação do Webb e as observações espectroscópicas de Cáriclo abrem as portas para um novo meio de caracterizar pequenos objetos no Sistema Solar distante nos próximos anos. Com a alta sensibilidade e capacidade infravermelha do Webb, os cientistas podem usar o retorno científico exclusivo oferecido pelas ocultações e aprimorar essas medições com espectros quase contemporâneos. Essas ferramentas serão recursos tremendos para os cientistas que estudam pequenos corpos distantes em nosso Sistema Solar.
