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Misterioso objeto que visitou Sistema Solar seria um iceberg de hidrogênio, sugere estudo

O visitante interestelar “Oumuamua”, descoberto em 2017, pode representar uma espécie completamente nova de objeto astrofísico, dizem dois astrônomos.

Imagem composta de uma nuvem molecular gigante. Um desses viveiros estelares cheios de poeira e gás também pode ter gerado o estranho objeto interestelar ‘Oumuamua. Crédito: NASA, CXC, PSU e L. Townsley et al. (raio X); NASA e JPL-Caltech (infravermelho)

Nosso Sol é um navio, nossa galáxia, o mar. Movendo-se pelas correntes cósmicas, nossas estrelas completam uma volta na Via Láctea a cada 230 milhões de anos aproximadamente, junto com seu séquito  de planetas. Na maior parte do tempo, a jornada é solitária, exceto por ocasionais  encontros próximos com outra estrela. Mas, alguns anos atrás, algo notável parece ter acontecido. Enquanto viajava por esse vasto e magnífico oceano, nosso Sol pode ter se encontrado com um iceberg cósmico, um pedaço grandioso de hidrogênio sólido no espaço. Ainda que essa possa parecer uma possibilidade remota, uma vez que envolveria um tipo novo de objeto astrofísico  nunca antes  visto, a evidência é fascinante — e as implicações, muito abrangentes.  

A ideia é de Darryl Seligman, da Universidade de Chicago, e Gregory Laughlin, da Universidade de Yale, e é apresentada em um estudo a ser publicado na revista Astrophysical Journal Letters (uma versão para pré-publicação está disponível em arXiv.org). Eles examinaram os dados disponíveis para um corpo  chamado Oumuamua, que se tornou o primeiro objeto de origem  interestelar descoberto em nosso sistema solar em outubro de 2017. Desde então, debate-se se o objeto era um cometa ou um asteróide; ninguém tem muita certeza. Seligman e Laughlin, entretanto, alegam que as duas opcões estão erradas.  “Nós propomos que `Oumuamua era composto por gelo de hidrogênio molecular”, diz Seligman. “Basicamente, era um iceberg de hidrogênio”.


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Os astrônomos observaram pela primeira vez o `Oumuamua depois que ele já tinha feito ua maior aproximação do Sol, e estava a caminho de deixar o Sistema Solar. Essa situação dificultou as observações, mas os pesquisadores conseguiram entender algumas das suas características. Ele media cerca de 400 metros de comprimento,tinha um formato de cigarro e girava rapidamente, com  aproximadamente uma revolução para cada oito horas. Baseando-se em sua trajetória de extrema alta velocidade através do Sistema Solar, os astrônomos deduziram que ele “nasceu” em outro lugar, pois ele se deslocava rápido demais para que estivesse gravitacionalmente preso ao nosso Sol.  Mas, surpreendentemente, o `Oumuamua exibia uma pequena mas significativa aceleração enquanto  se distanciava —  exatamente o oposto do que se esperaria que acontecesse com um objeto “estrangeiro”que lutasse  contra o campo gravitacional do Sol. “Foi muito estranho”, diz Seligman. “Era uma força continuamente empurrando do Sol com uma magnitude de um milésimo da aceleração gravitacional solar”. 

As explicações propostas  para essa aceleração estranha sugeriram que poderia estar ligada a jatos de vapor, que explodiam no espaço a medida que a água congelada era aquecida pela luz do Sol, empurrando assim o objeto. Mas, sozinho,  um tal evento não poderia produzir uma força grande o suficiente para dar conta da aceleração observada, alegam Laughlin e Seligman. “Seria preciso que  mais de 200% da superfície estivesse coberta por gelo de água”, diz Seligman. Buscando por explicações mais plausíveis, os pesquisadores examinaram outros tipos de gelo que poderiam produzir jatos suficientemente potentes para a aceleração. E o que melhor funcionou foi o gelo de hidrogênio. “Como as ligações moleculares no gelo de hidrogênio são tão fracas, seria preciso que apenas 6% de sua superfície estivesse coberta com [ele]”, diz Seligman. 

O cenário, por si só, teria algumas implicações muito fascinantes sobre a origem do `Oumuamua. O gelo do hidrogênio passa pela sublimação (passagem do estado sólido para o gasoso) em temperaturas extremamente baixas, de apenas -267 graus Celsius — um pouco acima da  temperatura ambiente do espaço, que é de -270 graus Celsius. Este fato sugere que um `Oumuamua, rico em gelo de hidrogênio, deve ter se formado em algum lugar muito frio. A melhor aposta para esse local congelante seria uma nuvem molecular gigante, que são aglomerados de pó e gás com dezenas de centenas de anos luz de comprimento, onde ocorre a formação de estrelas.   

Numa nuvem molecular gigante, ao longo de milhares de anos, cerca de 1% do material pode se unir sob a força da gravidade e formar estrelas. Antes de se dissipar, cada nuvem pode criar milhares de estrelas e miríades de núcleos protoestelares — aglomerados de gás pouco “cozinhados”, com um tamanho mais ou menos igual ao do nosso Sistema Solar, mas que nunca se tornam densas o suficiente para da início a um processo de fusão nuclear, que levaria ao surgimento de uma nova estrela. Ora, no interior desses núcleos protoestelares mais rarefeitos, é possível que existam condições especiais que permitiriam a formação de gelo de hidrogênio. 

“Para que se possa obter aquela quantidade de gelo de hidrogênio seria preciso um ambiente muito, muito, frio”, diz Shuo Kong da Universidade do Arizona, um especialista em nuvens moleculares que comentou a pesquisa de Seligman e Laughlin, mas não estava diretamente envolvido no estudo. “E o ambiente mais gelado que não está tão distante de nós são  esses núcleos sem estrelas que estão dentro das nuvens moleculares. Elas possuem temperaturas muito baixas em suas regiões centrais. Então poderiam ser um local promissor para a formação do `Oumuamua.  

Caso a ideia esteja certa, o objeto ofereceria um vislumbre sem precedentes sobre como funcionam esses caldeirões de formação de estrelas. “Não entendemos bem o motivo pelo qual  o processo de formação estelar é tão ineficiente em nuvens moleculares”, diz Laughlin. “Se  objetos feitos de hidrogênio molecular estão se formando nelas, isso significa  que a temperatura em algumas nuvens deve ser extremamente baixa, e as densidades devem ser relativamente altas. Isso oferece  uma ideia  muito interessante sobre quais as condições que levam a formação de estrelas e planetas”. 

Por mais estranho que pareça, essa teoria parece explicar muitas singularidades do `Oumuamua. Além de sua aceleração inusitada, explicaria por que ele entrou em nosso sistema solar à 26 quilômetros por segundo — perto da  velocidade na qual o sol se desloca, em relação a velocidade média de outras estrelas próximas. O objeto não estava se movendo na nossa direção. Nós é que navegamos em direção a ele enquanto ele esperou parado, após ter falhado em passar de núcleo  protoestelar a uma estrela completa. 

O formato inusitado de cigarro que o `Oumuamua possui  também pode ser explicado pela teoria. Na realidade, quando se formou, provavelmente menos de 100 milhões de anos atrás, composto por 99% de gelo de hidrogênio, ele poderia ter um tamanho três vezes maior e formato esférico. A medida que ele se aproximava do  Sol e era aquecido pela primeira vez, o gelo se desfez, até por fim encolher para sua forma alongada, da mesma forma como uma barra de sabão se transforma em uma lasca pequena com o tempo. 

O fato de que o `Oumuamua tenha sido  descoberto tão rapidamente e tão facilmente — como parte de uma pesquisa de quatro anos — também colocou um problema para os teóricos. Se fosse um cometa ou asteróide interestelar — como o indiscutível cometa interestelar Borisov, descoberto em 2019 — essa conclusão iria sugerir que tais objetos são até 100 vezes mais predominantes que se acreditava. Em contraste, a teoria da “nuvem molecular” da origem de `Oumuamua sugere que podem haver bilhões e bilhões destes objetos na galáxia, devido a  sua rápida descoberta. “Mesmo que nós tenhamos observado apenas um objeto, a densidade numérica implícita é alta demais”, diz Amaya Moro-Martín do Instituto de Ciência do Telescópio Espacial, que propôs uma teoria diferente para a origem de `Oumuamua no ano passado. “Esta nova proposta pode solucionar tal problema.” 

Por hora é impossível fazer mais testes sobre essa teoria: o  `Oumuamua está longe demais  de nossas vistas. Mas, com um pouco de sorte, os astrônomos podem, cedo ou tarde, avaliar suas previsões. Se encontrarmos outro viajante interestelar semelhante  entrando em nosso sistema solar,  poderemos  observar uma mudança reveladora  na massa do objeto, conforme o hidrogênio vai sendo sublimado. Futuros telescópios, como o Observatório Vera C. Rubin no Chile, que foi concebido  para começar uma pesquisa de 10 anos pelo sistema solar a partir de 2022, podem procurar por mais objetos assim. 

Com propostas para visitar alguns desses objetos via missões como a Europe’s Comet Interceptor, somadas às observações remotas, as possibilidades científicas para novas investigações da teoria são tentadoras. Flutuando em nosso mar cósmico, esses icebers de hidrogênio que se formaram dentro de estrelas que não acenderam podem estar à nossa espera, com seus segredos.  “E existem tantos deles que nós podemos realmente estudá-los de perto”, diz Seligman. 

Jonathan O’Callaghan

Publicado em 04/06/2020