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Astrônomos testemunharam um pequeno corpo gelado que orbita o Sol além de Júpiter se transformando em um cometa, fornecendo uma ligação que faltava entre cometas e corpos inertes chamados centauros.
O objeto em questão chama-se 450P/LONEOS e recebeu esse nome em homenagem ao levantamento do Observatório Lowell que o descobriu em 2004. Trata-se de um centauro, um tipo de corpo inativo que orbita o Sol entre Júpiter e Netuno. Acredita-se que esses objetos tenham vindo do Cinturão de Kuiper, além de Plutão, e que suas trajetórias tenham sido possivelmente alteradas por interações gravitacionais distantes com os planetas gigantes gasosos, ou até mesmo por um empurrão de uma estrela que passou perto.
Como a órbita de um centauro cruza a de pelo menos um dos planetas Júpiter, Saturno, Urano e Netuno, essa órbita torna-se instável ao longo de milhões de anos. Consequentemente, os planetas gigantes podem empurrá-los ainda mais para perto do Sol ou expulsá-los completamente do sistema solar.
Há muito se suspeita que os corpos celestes impulsionados para mais perto do Sol se transformem nos chamados cometas da família de Júpiter, que são cometas com períodos orbitais ao redor do Sol inferiores a 20 anos e que são influenciados pela gravidade de Júpiter.
Até o momento, ninguém jamais viu um centauro se transformar em um cometa da família de Júpiter. O período orbital do 450P é atualmente de 22 anos, portanto, ainda não é um cometa da família de Júpiter, mas astrônomos liderados pelo cientista planetário Charles Schambeau, da Universidade da Flórida Central, têm observado o início de um comportamento semelhante ao de um cometa no centauro. Em particular, usando o telescópio Gemini Norte, no Havaí, eles viram a formação de uma nuvem de gás e poeira chamada coma ao redor do núcleo sólido do 450P, com essa coma brilhando no período entre 2019 e 2024, quando o 450P atingiu o periélio (o ponto mais próximo do Sol em sua órbita).
Caso o cometa 450P mantenha esse comportamento semelhante ao de um cometa e receba mais um impulso gravitacional de um dos planetas gigantes, ele poderá finalmente se tornar um cometa da família de Júpiter.
"Estudar objetos como o 450P nos ajuda a conectar diferentes estágios da evolução de pequenos corpos", disse Schambeau em um comunicado. "Os centauros provavelmente estão relacionados a objetos transnetunianos, e alguns eventualmente se tornarão cometas de curto período. Ao estudar sua atividade, propriedades de superfície e composição de substâncias voláteis [com baixos pontos de ebulição ou sublimação, como água e dióxido de carbono], podemos aprender como os núcleos dos cometas mudam à medida que se movem para o interior do sistema solar, por quanto tempo preservam gelos primitivos e quais processos físicos transformam um corpo gelado e inativo em um cometa ativo."
Utilizando o Telescópio Espacial James Webb (JWST), a equipe de Schambeau analisou a coma do asteroide 450P, encontrando gás dióxido de carbono e indícios de partículas de gelo cristalino e poeira.
Acredita-se que a transição de centauro para cometa tenha resultado de um encontro predestinado do 450P. Ao rastrear sua órbita até antes de sua descoberta em 2004, os astrônomos descobriram que o 450P havia se aproximado a 4,6 milhões de quilômetros (2,9 milhões de milhas) de Saturno em 1992. Isso é bem perto em escalas do sistema solar. A interação gravitacional do objeto com o planeta anelado fez com que a órbita do 450P encurtasse significativamente, de modo que seu periélio agora está a 5,4 unidades astronômicas (813 milhões de quilômetros ou 506 milhões de milhas), o que é apenas um pouco além da órbita de Júpiter, a 5,2 unidades astronômicas.
Seu último periélio ocorreu em agosto de 2024 e, ao se aproximar do sol, a constelação 450P recebeu substancialmente mais calor do que no passado.
Esse aumento no aquecimento solar pode aquecer a superfície e as camadas subsuperficiais do núcleo", disse Schambeau. "À medida que essas camadas aquecem, gelos voláteis ou gases aprisionados podem ser liberados, o que pode arrastar poeira para longe da superfície e produzir uma coma".
A importância da descoberta de dióxido de carbono no crescente estado de coma do JWST, juntamente com a completa ausência de vapor de água, indica que é o dióxido de carbono que impulsiona a atividade no 450P.
Esta animação da NASA retrata um cometa entrando no sistema solar interno, com a luz do Sol aquecendo o cometa para criar sua coma e cauda. (NASA/JPL-Caltech) "A uma distância do Sol em que o cometa 450P se encontra, o núcleo está frio demais para que a sublimação normal do gelo de água seja a principal fonte de atividade, então detectar dióxido de carbono nos dá uma pista importante sobre o que está alimentando a coma", disse Schambeau.
Embora não haja vapor de água, o JWST detectou indícios de partículas sólidas de gelo de água cristalino.
A possível presença de gelo de água cristalino também é interessante porque sugere que parte do gelo na coma sofreu aquecimento ou processamento físico, em vez de permanecer completamente inalterado desde a sua formação", disse Schambeau.
Em corpos cometários primitivos e objetos do Cinturão de Kuiper, o gelo geralmente se encontra em estado amorfo, o que significa que as moléculas de água congeladas não estão estruturadas ou organizadas de nenhuma maneira específica, conferindo ao gelo uma composição porosa que permite aprisionar bolsas de gás. À medida que o cometa 450P se aproxima do Sol, o calor extra que recebe faz com que o gelo amorfo se transforme em gelo cristalino, que possui uma estrutura mais regular. Durante a transformação, os gases escapam, arrastando consigo poeira e partículas de gelo da superfície. Portanto, a presença de gelo cristalino indica que o cometa 450P está em processo de alteração térmica, saindo de seu estado primitivo, que muito provavelmente remonta ao nascimento do Sistema Solar, há 4,5 bilhões de anos.
Apenas uma fração muito pequena dos Centauros já apresentou sinais de atividade, o que torna o periélio recente do 450P muito importante para ser estudado, pois é um exemplo raro de um estágio inicial na transição de um Centauro para um cometa.
Os centauros são importantes cientificamente porque acredita-se que sejam objetos de transição que se originaram mais distantes no sistema solar e estão evoluindo lentamente para se tornarem cometas da família de Júpiter", disse Schambeau. "Nesse sentido, eles nos dão uma maneira de estudar material relativamente primitivo do sistema solar externo enquanto ele começa respondendo a um aquecimento solar mais intenso".
Os resultados foram aceitos para publicação futura no Planetary Science Journal e estão atualmente disponíveis no arquivo de pré-publicações arXiv.
