Entre os mais de 500 mil asteroides do Sistema Solar já catalogados, há um seleto grupo – formado por aproximadamente 20 corpos – dos chamados asteroides massivos, que possuem massa (tamanho) muito superior à dos demais.
Quando um asteroide massivo se aproxima de outro asteroide pequeno – evento raro –, ocorre uma perturbação na órbita do segundo, denominada “difusão de órbitas”. Isso provoca uma mudança de seus elementos orbitais, como semieixo maior, excentricidade e inclinação.
Um trabalho feito por pesquisadores do Departamento de Matemática da Faculdade de Engenharia da Universidade Estadual Paulista (Unesp), em Guaratinguetá, do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) e do Observatório Nacional, no Rio de Janeiro, avaliou a mobilidade orbital causada por encontros próximos com os asteroides 2 Pallas, 10 Hygiea e 31 Euphrosyne – respectivamente, o terceiro, o quarto e o vigésimo segundo asteroides mais massivos.
Os resultados da pesquisa, realizada no âmbito de um projeto apoiado pela FAPESP, foram apresentados em setembro em conferência internacional sobre exploração do Sistema Solar.
O evento foi realizado em Roma, Itália, na Academia dei Lincei – uma das mais antigas instituições científicas do mundo, da qual Galileu Galilei (1564-1642) foi membro. O trabalho também deverá ser publicado na revista Astronomy & Astrophysics.
De acordo com as simulações numéricas realizadas, o efeito da perturbação causada pelo asteroide 2 Pallas – de alta inclinação orbital e cujos números de encontros com outros asteroides pequenos na sua região orbital ocorrem em velocidade e distância relativas muito altas – é bastante limitado.
Por sua vez, o 31 Euphrosyne também é um corpo de alta inclinação, mas de família bem maior do que a de Pallas. Por isso, foi usado pelos pesquisadores como modelo para verificar se asteroides massivos de alta inclinação são eficazes para causar mudanças de mobilidade de elementos de asteroides pequenos ou não.
Já a difusão do semieixo maior de um asteroide pequeno provocada por um encontro com o asteroide 10 Hygiea é quase próxima à causada pelo 1 Ceres – o maior asteroide conhecido, que em 2006 passou a ser considerado planeta-anão.
“Os níveis de difusão no semieixo maior de um asteroide pequeno causados por um encontro com o 10 Hygiea são quase da mesma ordem da do Ceres, o que foi um pouco inesperado”, disse Valério Carruba, professor da Unesp e um dos autores do estudo, à Agência FAPESP.
Segundo Carruba, já tinham sido realizados alguns estudos sobre encontros próximos com dois dos maiores asteroides massivos: o 1 Ceres e o 4 Vesta, que é o segundo maior asteroide do Sistema Solar e que foi promovido em maio à categoria de “protoplaneta”.
Um estudo publicado em 2011 também na revista Astronomy & Astrophysics por cientistas do Observatório de Paris, na França, demonstrou que, quando os cinco maiores asteroides massivos foram incluídos em simulações com todos os outros planetas, não somente as órbitas dos asteroides massivos se tornaram mais caóticas, mas até a precisão dos elementos orbitais da Terra ficou limitada em até 50 milhões de anos (Myr).
Os efeitos sobre a mobilidade asteroidal causada por encontros próximos nas regiões de 2 Pallas, 10 Hygiea e 31 Euphrosyne, que foram objeto do estudo dos pesquisadores brasileiros, ainda não tinham sido esmiuçados.
“Sabemos que os efeitos de difusão caótica causados por encontros com asteroides massivos valem somente para asteroides cujas órbitas cruzam com as dos asteroides maiores”, explicou Carruba.
“Eles podem ser particularmente importantes para objetos que são membros da família de asteroides massivos, como o 10 Hygiea e o 31 Euphrosyne, que é o que pretendemos estudar agora”, disse.
Encontros raros
Em estudo realizado em colaboração com outros pesquisadores, publicado em julho na Astronomy & Astrophysics, Carruba demonstrou que mudanças no semieixo maior, excentricidade e inclinação, causadas por efeitos a longo prazo de encontros próximos do asteroide Vesta com outros corpos menores, podem ter contribuído para difusão de alguns membros de sua família para fora de sua órbita.
Além disso, a órbita atual de alguns desses asteroides não poderia ser facilmente justificada pela migração dos elementos por outros mecanismos, como por exemplo o efeito Yarkovsky (um pequeno “empurrão” que um asteroide sofre quando absorve a luz solar e emite calor) ou ressonâncias orbitais.
“Por causa dos encontros próximos com asteroides massivos, há uma mudança na energia da órbita dos asteroides pequenos que se reflete em uma mudança no semieixo maior, na excentricidade e na inclinação da órbita dele”, explicou Carruba.
De acordo com o pesquisador, o mecanismo dos encontros com asteroides massivos é similar ao utilizado para enviar sondas para estudar planetas, como Júpiter e Saturno, e suas respectivas luas.
Quando as sondas Voyager começaram a ser enviadas ao espaço pela Nasa, a agência espacial dos Estados Unidos – inicialmente para estudar Júpiter e Saturno e, posteriormente, Netuno –, elas tiveram um encontro próximo com Júpiter que mudou relativamente suas órbitas. “Elas ganharam energia e agora podem explorar o Sistema Solar externo”, disse Carruba.
“É claro que os asteroides massivos são bem menores em comparação aos planetas. Mas, com o passar de centenas de milhares de anos, os efeitos da difusão caótica causados por encontros próximos com eles não são desprezíveis”, afirmou. Entretanto, segundo ele, os encontros próximos com asteroides massivos são raros.
Das aproximadamente 3 mil partículas que estudaram na região de 10 Hygiea, que abrangem um período de 30 milhões de anos, os pesquisadores brasileiros identificaram cerca de 4 mil encontros próximos delas com o asteroide massivo nesse período.
“Os encontros próximos com asteroides massivos dependem muito de como as órbitas estão orientadas. Quando elas se intersectam, nós conseguimos verificar a ocorrência de encontros próximos e calcular a variação do semieixo maior dos asteroides menores”, disse Carruba.
O artigo Chaotic diffusion caused by close encounters with several massive asteroids The (4) Vesta case (doi: 10.1051/0004-6361/201218908), de Carruba e outros, pode ser lido por assinantes da revista Astronomy & Astrophysics em www.aanda.org/index.php?option=com_article&access=doi&doi=10.1051/0004-6361/201218908&Itemid=129.
Por Elton Alisson
Agência FAPESP