Astrônomos flagram pela primeira vez a formação de um sistema de anéis em tempo real

Uma equipe internacional de astrônomos, liderada pelo pesquisador de pós-doutorado no Observatório Nacional (ON/MCTI) Dr. Chrystian Luciano Pereira, testemunhou pela primeira vez a evolução de um sistema de anéis ao redor de um pequeno corpo do Sistema Solar.

Utilizando a técnica de ocultação estelar, os pesquisadores revelaram que o centauro (2060) Chiron (também conhecido como Quíron) possui um sistema complexo composto por três anéis distintos, inseridos em um amplo disco de material. 

O objeto astronômico é o primeiro e mais famoso de uma classe de corpos gelados chamada centauros, que orbitam entre Júpiter e Netuno. Chiron exibe características tanto de asteroides quanto de cometas - embora siga uma órbita típica de asteroides, já apresentou episódios de atividade cometária, com emissão de gás e poeira.

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Chiron possui três anéis confinados e densos, um disco de material mais difuso que se estende por centenas de quilômetros e uma outra estrutura tênue a quase 1.400 km de distância. 

As descobertas, apresentadas no artigo “The rings of (2060) Chiron: Evidence of an evolving system” publicado na prestigiada revista The Astrophysical Journal Letters, mostram que as estruturas ao redor de Chiron não são permanentes e mudaram significativamente ao longo dos últimos anos. Este é um forte indício de que o sistema está em plena evolução. 

O pós-doc do ON, Dr. Chrystian Luciano Pereira, que liderou as pesquisas, possui financiamento de pós-doutorado do Programa Bolsa Nota 10 da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ). 

O trabalho reuniu uma ampla colaboração internacional, envolvendo dezenas de pesquisadores e observatórios, com dados cruciais obtidos no Observatório do Pico dos Dias, operado pelo Laboratório Nacional de Astrofísica (OPD/LNA/MCTI), em Minas Gerais. 

Um candidato de longa data

Até pouco tempo atrás, acreditava-se que apenas planetas gigantes, como Júpiter e Saturno, poderiam ter anéis – estruturas formadas de poeira e outras pequenas partículas que orbitam em torno de um corpo celeste. No entanto, isso mudou com a descoberta dos anéis ao redor do Centauro Chariklo em 2014, seguida pelo planeta-anão Haumea (2017) e pelo objeto Transnetuniano Quaoar (2023). 

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Da esquerda para direita: Quaoar, planeta-anão Haumea e Chariklo

Chiron, que possui cerca de 200 km de diâmetro e orbita o Sol entre Saturno e Urano, sempre foi um forte candidato a possuir anéis devido à sua atividade cometária e à assinatura de material adicional nas observações de ocultações estelares no passado. Trabalhos publicados anteriormente já aventaram a possibilidade de Chiron possuir anéis, mas não havia consenso na comunidade científica. 

Observações dos anos 1990 propuseram a existência de jatos confinados – processo em que o gelo e gases aprisionados sob a crosta são liberados em jatos quando o calor do Sol aquece a superfície e faz o gelo sublimar. Dados de 2011 foram interpretados como anéis e como cascas de poeira por autores diferentes. Mas foi só com novos dados de 2023, analisados juntamente com dados de 2011, 2018 e 2022, que foi possível afirmar que as estruturas observadas, de fato, se caracterizam como anéis densos ao redor de Chiron. 

As novas observações, realizadas durante uma ocultação estelar em 10 de setembro de 2023, confirmaram as suspeitas de forma espetacular. Uma ocultação estelar é um fenômeno astronômico que ocorre quando um objeto do sistema solar bloqueia a luz de uma estrela, para um dado observador. A ocultação dura alguns segundos e, quando observada de diferentes locais sobre a Terra, permite aos astrônomos medir o tamanho e forma do objeto com grande precisão. 

“Quando Chiron passou em frente a uma estrela distante, a luz dela foi atenuada não apenas devido ao corpo principal, mas também por múltiplas estruturas ao seu redor. Então, conseguimos mapear esse sistema com um detalhe sem precedentes”, explica o líder do estudo, Dr. Chrystian Pereira. 

Um sistema em evolução

A análise dos dados revelou três anéis confinados e densos, localizados a raios de 273 km, 325 km e 438 km do centro de Chiron. Além disso, foi detectado um disco de material mais difuso que se estende por centenas de quilômetros e uma nova estrutura tênue a quase 1.400 km de distância. 

O mais surpreendente é que, ao comparar os dados de 2023 com observações de anos anteriores, a equipe notou que o disco de material difuso provavelmente se formou na última década, possivelmente como resultado de uma grande ejeção de material que Chiron sofreu em 2021. 

“Estamos vendo o resultado de um evento recente. O material ejetado por Chiron parece estar gradualmente se assentando no plano equatorial do objeto, sendo moldado por ressonâncias gravitacionais e colisões, formando os anéis que vemos hoje”, comentam os autores. “E como se tivéssemos encontrado o elo perdido, observando uma etapa intermediária da formação de um sistema de anéis.” 

Colaboração internacional 

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Concepção artística do centauro (2060) Chiron

A descoberta só foi possível graças a uma campanha de observação coordenada em grande parte pelo coautor do artigo, Prof. Dr. Felipe Ribas, da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, pós-doc do ON e docente do Programa de Pós-Graduação em Astronomia do ON. A campanha envolveu 31 sítios observacionais na América do Sul. 

Os dados de maior qualidade, que permitiram observar as estruturas detalhadamente, foram obtidos pelo telescópio de 1,6 metro do Observatório do Pico dos Dias (LNA/MCTI), em Brasópolis (MG). Este trabalho foi realizado como parte do projeto “Lucky Star”, liderado pelo Dr. Bruno Sicardy, do Observatório de Paris, e foi viabilizado por uma colaboração mundial envolvendo astrônomos profissionais e amadores. 

Os resultados de Chiron não apenas o confirmam como o quarto pequeno corpo do Sistema Solar com um sistema de anéis, mas também abrem uma janela única para entendermos os processos dinâmicos que governam a origem e a evolução dessas estruturas fascinantes.

O artigo em questão é um desdobramento da tese de doutorado do Dr. Chrystian Pereira, desenvolvida no ON. O trabalho recebeu menção honrosa na XLVIII Reunião da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB) realizada de 28 de setembro a 2 de outubro em Caxambu (MG).

Artigo para referência: C. L. Pereira, F. Braga-Ribas, B. Sicardy et al., The rings of (2060) Chiron: Evidence of an evolving system, in The Astrophysical Journal Letters, 2015 (https://doi.org/10.3847/2041-8213/ae0b6d)