Mini-Curso Livre de Sistema Solar

Mini-Curso Livre de
Sistema Solar
Nuno Peixinho
3
Grupo de Astrofísica da Universidade de Coimbra
Observatório Astronómico da Universidade de Coimbra
Departamento de Matemática
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Universidade de Coimbra
Cometas, Asteróides e
outros pequenos corpos
Cintura de Asteróides
Essencialmente entre 2 e 3.5 AU.
Distribuição não uniforme.
O efeito gravítico de Júpiter não
permitiu a formação de um planeta.
Conhecem-se mais de 300000.
Mtotal
3.5 x 1021 kg ( 0.0006 M ).
Missões: Galileo (NASA) - 1991; NEAR
(NASA) - 1997; Deep Space 1 (NASA) 1999; Stardust (NASA) - 2002; Rosetta
(ESA) - 2008; Dawn (NASA) - 2011.
Descoberta dos Asteróides
Em 1801, Piazzi descobre Ceres, o maior asteróide (D=940 km).
Foi considerado um planeta durante 50 anos.
Ceres: parâmetros
a
= 2.766 AU
q
= 2.544 AU
Q = 2.987 AU
e
= 0.080
D = 940 km (0.07 D )
M = 9.5x1020 kg (0.00016 M )
ρ = 2.1 g/cm3
Prot = 9h04m
Tmed
= 167 K (-106 °C)
Famílias de Asteróides
Asteróides principais: Ceres (D=933
km), Pallas (D=525 km), Vesta (D=510
km) ... e Portugal.
Famílias dinâmicas da Cintura
Principal: Flora, Hungaria, Phocaeda,
Eos, Koronis, Themis, Cybeles e
Hildas.
Os NEA (Near-Earth Asteroids)
possuem periélios entre as 0.983 e
1.017 AU, portanto, passam muito
próximo da Terra: Atens, Apollos,
Amors.
Taxonomia (classes espectrais):
Tipo C: carbonáceos (75%)
Tipo S: rochosos (17%)
Tipo M: metálicos
Cometas entre os Asteróides
Em 2006, Hsieh & Jewitt, descobrem
3 cometas entre os asteroides.
Estes cometas (MBC: Main Belt
Comets) aparentam ser “nativos” e não
de origem migratória, alterando a
visão que se tem da Cintura de
Asteróides.
Os MBC podem ser uma fonte da
água na Terra.
Asteróides com luas
Em 1993, a sonda Galileo observou a lua Dactyl (1.4 km), em torno de Ida
(D=31.3 km) a uma distância de 108 km, com um período orbital de 1.54 d.
Presentemente conhecem-se 60 asteróides com um satélite natural.
Visitas
Em 1997 a sonda NEAR passa por Mathilde e em 2000 por Eros
Eros é, provavelmente, um fragmento de uma colisão primordial; é um corpo
consolidado e não uma “pilha de cascalho”; e está coberto por uma fina camada
de poeiras.
Visitas
Em 1997 a sonda NEAR passa por Mathilde e em 2000 por Eros
Eros é, provavelmente, um fragmento de uma colisão primordial; é um corpo
consolidado e não uma “pilha de cascalho”; e está coberto por uma fina camada
de poeiras.
Cometas
Bolas de gelos e poeiras (Whipple
1950).
Classificam-se normalmente em:
de curto período (P<200 a)
de longo período (P>200 a)
Originários da Cintura de Kuiper e
da Nuvem de Oort (confins do
Sistema Solar).
Missões: Sakigake (Japão), Suisei
(Japão), Vega 1-2 (URSS), Giotto (ESA)
- 1986; Deep Space 1 (NASA) - 2001;
Stardust (NASA) - 2006, Deep Impact
(NASA) - 2005, Rosetta (ESA) - 2014.
Caudas
Ao aproximarem-se do Sol os gelos
sublimam, libertando também as
poeiras que aprisionam, criando:
uma “coma” densa
uma cauda de poeiras (branca)
uma cauda de gases ionizados
(azulada)
uma nuvem de hidrogénio.
As caudas “apontam” no sentido
contrário ao do Sol.
A cauda de poeiras é arqueada,
sendo a de iões direita.
Composição
A radiação e o vento solar ionisam as moléculas gasosas que se libertam.
Núcleo
Os núcleos tem dimensões de 1 a 50 km.
Núcleo
Os núcleos tem dimensões de 1 a 50 km.
Wild 2
Borrelly
“Rebentando com um cometa”
Em 2005 a sonda Deep Impact lançou um projéctil contra o cometa Tempel 1.
O ejecta criado pelo impacto leva a concluir que os cometas são mais “bolas de
poeira cheias de gelos” do que “bolas de gelos com poeiras”.
Fragmentação de cometas
Em 1994 o Shoemaker-Levy 9 foi observado a fragmentar-se e cair sobre Júpiter.
Neste momento a fragmentação do Schwassman-Wachmann 3 está a ser observada.
Fragmentação de cometas
Em 1994 o Shoemaker-Levy 9 foi observado a fragmentar-se e cair sobre Júpiter.
Neste momento a fragmentação do Schwassman-Wachmann 3 está a ser observada.
Os cometas “hélio-roçagantes”
Em 1998, ao estudar o Sol, a sonda Soho detecta dois cometas “roçando-o”, tendo
detectado mais de 1000 até hoje.
Gregos e Troianos
Pontos de Lagrange - no problema de
três corpos existem 5 pontos nos quais
uma pequena massa não sentirá nenhuma
força:
L1, L2 e L3 estão na linha das duas
massas m1 e m2 (pontos instáveis);
L4 e L5 estão 60° à frente e atrás
da massa m2, respectivamente (pontos
estáveis).
Em 1906, Max Wolf descobre Achilles, o
primeiro Troiano (Grego) de Júpiter
Júpiter tem 2042 Troianos.
Neptuno tem 4 Troianos.
Marte tem 5 candidatos.
Existem Troianos no sistema SaturnoTethys e Saturno-Dione.
Centauros
E nunca
cheguei a acabar
o curso.
Em 1977, Kowall, descobre o primeiro Centauro: 1977UB (2060 Chiron)
Chiron era já visível em chapas fotográficas que remontam a 1895!
Centauros: cometas ou
asteróides?
Os Centauros possuem órbitas caóticas
entre Júpiter e Neptuno.
São a fase de transição entre a Cintura
de Kuiper e os Cometas de Curto Período.
Presentemente conhecem-se cerca de 60.
Em 1989, Meech et al. descobrem uma
“coma” em Chiron, i.e. um comportamento
de cometa.
Plutão
Aparentemente era necessário um outro planeta,
para além de Neptuno, para explicar algumas
perturbações orbitais.
No início do séc. XX, Persival Lowell procurou,
sem sucesso, o “Planeta-X”.
Em 1930, Clyde Tombaugh descobre Plutão, mas
muito afastado da região prevista e muito
pequeno para explicar as perturbações,
continuando a busca por mais 13 anos.
Em 1993, Standish, demonstra que afinal as
alegadas perturbações eram apenas erros.
Plutão foi descoberto por insistência e sorte!
Odeio
teóricos!
Plutão
Parâmetros
a
= 39.5 AU
q
= 29.7 AU
Q = 49.3 AU
e
= 0.248
i
= 17.1°
Eixo = 122.5°
Ptra = 248 a
D = 2306 km (0.18 D )
M = 1.3x1022 kg (0.0021 M )
ρ = 2.0 g/cm3
Prot = -6.387 d (retrógrado)
Patm
Tmed
= 3x10-6 atm
= 44 K (-229 °C)
À semelhança de Úrano também roda “deitado”.
Tem uma ténue atmosfera de Azoto e Metano
que “congela” quando está próximo do afélio.
Caronte
Parâmetros
dPL = 19571 km
Porb= 6.387 d
D = 1212 km (0.095 D )
M = 1.5x1021 kg (0.00025 M )
ρ = 1.6 g/cm3
Prot = 6.387 d (síncrono)
Patm
Tmed
< 1x10-7 atm
= 53 K (-220 °C)
Tem uma possível atmosfera de Azoto ou
Metano muito ténue.
As novas luas de Plutão
Em 2005, Canup demonstra
que o sistema Plutão-Caronte
se formou com uma colisão.
Em 2005, Weaver et al.
detectam duas novas luas em
Plutão (D 50-150 km):
S/2005P1 (dPL=6500 km)
S/2005P2 (dPL=49000 km)
Em 2006, Stern et al.,
demonstra que as novas luas
também se formaram desta
colisão.
As novas luas de Plutão
Em 2005, Canup demonstra
que o sistema Plutão-Caronte
se formou com uma colisão.
Em 2005, Weaver et al.
detectam duas novas luas em
Plutão (D 50-150 km):
S/2005P1 (dPL=6500 km)
S/2005P2 (dPL=49000 km)
Em 2006, Stern et al.,
demonstra que as novas luas
também se formaram desta
colisão.
Os Trans-Neptunianos
Leonard (1930), Edgeworth (1943, 1949) e Kuiper (1951) especulam sobre a
existência de pequenos corpos para além de Neptuno ou Plutão.
Euemé 1992
que
Após várias tentativas por diferentes grupos nos anos 80, eis que
Luu e Jewitt descobrem o primeiro TNO: 1992QB1.
sou o chefe
Quero
ouvir Música
Clássica.
e
quero Dead
Metal.
Os Trans-Neptunianos
TNOs ≈ 1200
(Binarios = 14)
MEKB
0.1 M
N(D>1 km) 1010
N(D>100 km) 105
N(D>1000 km) 10
Os Trans-Neptunianos
TNOs ≈ 1200
(Binarios = 14)
MEKB
0.1 M
N(D>1 km) 1010
N(D>100 km) 105
N(D>1000 km) 10
Os Trans-Neptunianos
Os TNOs subdividem-se em famílias dinâmicas: Clássicos, Plutinos e Objectos do
Disco Disperso (SDOs).
Parecem também consistir na sobreposição de duas populações, gerada durante
a migração dos planetas gigantes (Gomes 2003, Levison & Morbidelli 2003).
O “décimo planeta”: 2003UB313
Em 2005, Ortiz e Santos-Sanz anunciam a descoberta de um TNO maior que Plutão.
O objecto já era conhecido desde 2003 por Brown et al. e estala a polémica.
Parâmetros
a
= 67.7 AU
q
= 37.8 AU
Q = 97.6 AU
e
= 0.442
i
= 44°
Ptra = 557 a
D ≈ 2400 km (1.05 DPL)
Prot = ?
Número de satélites = 1
O “décimo planeta”: 2003UB313
Em 2005, Ortiz e Santos-Sanz anunciam a descoberta de um TNO maior que Plutão.
O objecto já era conhecido desde 2003 por Brown et al. e estala a polémica.
Parâmetros
a
= 67.7 AU
q
= 37.8 AU
Q = 97.6 AU
e
= 0.442
i
= 44°
Ptra = 557 a
D ≈ 2400 km (1.05 DPL)
Prot = ?
Número de satélites = 1
O objecto mais distante: Sedna (2003VB12)
Descoberto em 2003 por Brown et al., acreditou-se, ao princípio, ser um planeta.
Hoje crê-se ser apenas um SDO ou um membro de uma “Nuvem de Oort Interior”.
Parâmetros
a
= 489 AU
q
= 76.1 AU
Q = 902 AU
e
= 0.844
i
= 12°
Ptra ≈ 10800 a
D ≈ 1800 km (0.78 DPL)
Prot = 10.3h (?)
O objecto mais distante: Sedna (2003VB12)
Descoberto em 2003 por Brown et al., acreditou-se, ao princípio, ser um planeta.
Hoje crê-se ser apenas um SDO ou um membro de uma “Nuvem de Oort Interior”.
Parâmetros
a
= 489 AU
q
= 76.1 AU
Q = 902 AU
e
= 0.844
i
= 12°
Ptra ≈ 10800 a
D ≈ 1800 km (0.78 DPL)
Prot = 10.3h (?)
A Nuvem de Oort
Em 1950, Oort conclui que deveria existir uma “nuvem”, muito distante, em torno do
Sistema Solar que seria a fonte dos cometas (em 1932 Öpik ja o tinha sugerido).
Criada pelo grande número de objectos ejectados do Sistema Solar pelos planetas
gigantes.
Parâmetros
A nuvem deverá estar entre
as 50000 e as 100000 AU
( 1 ano-luz).
Estrelas próximas poderão
“empurrar” os seus cometas
para o interior do Sistema
Solar.
Número de cometas
1012
Fim