Como uma longa viagem afeta um asteroide? Explicando a forma de ‘Oumuamua

Título: Dust bombardment can explain the extremely elongated shape of 1I/’Oumuamua and the lack of interstellar objects

Autores: Dmitrii E. Vavilov, Yurii D. Medvedev

Instituição dos autores: The Institute of Applied Astronomy of the Russian Academy of Sciences, Rússia

Status: publicado no MNRAS Letters [acesso aberto]

Recaptulando…

‘Oumuamua foi o primeiro, e até agora o único, objeto interestelar observado em nossa vizinhança. Detectado em observações realizadas pelo telescópio Pan-STARRS 1, no Havaí, esse objeto chamou atenção dos astrônomos devido à sua alta velocidade. O objetivo do Pan-STARRS é encontrar asteroides próximos à Terra, fazendo diversas imagens do céu à noite e buscando por objetos que estejam se movendo em órbitas consistentes com um asteroide. ‘Oumuamua estava, contudo, se movendo muito mais rapidamente do que um asteroide comum. A razão para isso é que não se tratava de um asteroide comum, e sim de um objeto interestelar. Você pode ler mais sobre essa descoberta neste astroponto.

A origem desse objeto não é sua única característica marcante. Sua aceleração também é difícil de explicar, como você pode ler neste astroponto. Além disso, a forma de ‘Oumuamua é bastante peculiar: alongada, diferente dos asteroides que observamos no Sistema Solar. Por fim, o que faz ‘Oumuamua realmente especial é o fato de que foi o único objeto interestelar encontrado na nossa vizinhança até agora. No artigo de hoje, os autores tentam explicar a forma de ‘Oumuamua e o porquê de não termos detectados outros objetos interestelares com uma mesma causa: poeira!

Juntando os fatos

O ponto inicial da ideia dos autores é que essas características que fazem de ‘Oumuamua especial devem estar conectadas; ou seja, sua forma deve decorrer da sua jornada pela espaço interestelar. Modelos da sua órbita indicam que ‘Oumuamua está viajando há bastante tempo. Embora o espaço interestelar tenha baixa densidade, não é completamente vazio: ao longo de sua jornada, ‘Oumuamua deve ter encontrado moléculas de gás e poeira. Dado a alta velocidade de ‘Oumuamua e sua rotação, esses encontros podem facilmente alterar a forma original de ‘Oumuamua, como ilustrado na Figura 1.

Testando a ideia

Para testar os efeitos de gás e poeira, os autores realizaram simulações da colisão de um objeto inicial mais parecido com os asteroides do sistema solar com moléculas de gás ou grãos de poeira. Enquanto o efeito do gás mostrou-se desprezível, os autores encontraram que uma quantidade relativamente pequena de poeira, entre 10^-5 e 10^-3 gramas, seria suficiente para alterar a forma do objeto inicial para a forma observada. Mesmo essa quantidade sendo bastante pequena, dada a baixíssima densidade do meio interestelar, seria preciso que (i) ‘Oumuamua passasse por uma nuvem de poeira durante sua viagem ou (ii) estivesse viajando por um longo tempo. Assumindo o caso (i), os autores estimam que essa nuvem de poeira, que eles assumem ter um diâmetro de 10 parsec, deveria ter uma densidade entre 10^-25 e 10^-23 g/cm³, o que é consistente com estimativas atuais. No caso (ii), os autores estimam que o tempo de viagem de ‘Oumuamua teria de ser de alguns milhões até cerca de três bilhões de anos. Considerando que a sua origem é extrassolar, esses tempos são razoáveis. Em suma, qualquer dos casos (i) ou (ii) é factível.

A vida média de um asteroide interestelar

Outra consequência dessas colisões ao longo de uma viagem interestelar é que, se o objeto é pequeno o suficiente, será completamente destruído por elas. Os autores estimaram o tempo de vida de um asteroide em função do seu tamanho, como mostrado na Figura 2. Nota-se que o tempo de vida de asteroides interestelares é, de fato, relativamente pequeno, o que pode explicar por que só observamos um desses objetos até agora, apesar de simulações preverem que eles são ejetados frequentemente no processo de formação planetária. ‘Oumuamua foi um raro sobrevivente. Um bônus dessa ideia é que a matéria deixada para trás por todos esses asteroides destruídos pode ser a explicação para a existência de poeira interestelar, que ainda é um problema em aberto.

Você agora pode estar se perguntando: se colisões com poeira podem tão facilmente destruir um asteroide, por que há tantos no Cinturão de Asteroides do Sistema Solar? A resposta é simples: a pressão de radiação do Sol afasta a poeira da nossa vizinhança. Efetivamente é como se os fótons emitidos estivessem empurrando a poeira para longe, e com isso os asteroides sobrevivem.

O artigo de hoje junta dois fatos estranhos sobre ‘Oumuamua e os explica com uma mesma solução. Isso não significa que essa é a solução correta, mas a simplicidade dessa solução certamente conta a seu favor!