Vulcanoid - Vulcanoid
Os vulcanóides são uma população hipotética de asteróides que orbitam o Sol em uma zona dinamicamente estável dentro da órbita do planeta Mercúrio . Eles têm o nome do hipotético planeta Vulcano , que foi proposto com base em irregularidades na órbita de Mercúrio que mais tarde foram explicadas pela relatividade geral . Até agora, nenhum vulcanoídeo foi descoberto e ainda não está claro se existe algum.
Se eles existissem, os vulcanóides poderiam facilmente escapar da detecção porque seriam muito pequenos e próximos ao brilho intenso do sol. Devido à sua proximidade com o Sol, as buscas do solo só podem ser realizadas durante o crepúsculo ou eclipses solares. Quaisquer vulcanóides devem ter entre cerca de 100 metros (330 pés) e 6 quilômetros (3,7 milhas) de diâmetro e provavelmente estão localizados em órbitas quase circulares perto da borda externa da zona gravitacionalmente estável entre o Sol e Mercúrio.
Os vulcanoídeos, caso sejam encontrados, podem fornecer aos cientistas material do primeiro período da formação do planeta , bem como percepções sobre as condições prevalecentes no início do Sistema Solar . Embora todas as outras regiões gravitacionalmente estáveis no Sistema Solar contenham objetos, forças não gravitacionais (como o efeito Yarkovsky ) ou a influência de um planeta em migração nos estágios iniciais do desenvolvimento do Sistema Solar podem ter esgotado esta área de quaisquer asteróides que possam ter estado lá.
História e observação
Os corpos celestes no interior da órbita de Mercúrio foram hipotetizados e pesquisados durante séculos. O astrônomo alemão Christoph Scheiner pensou ter visto pequenos corpos passando na frente do Sol em 1611, mas mais tarde foi mostrado que eram manchas solares . Na década de 1850, Urbain Le Verrier fez cálculos detalhados da órbita de Mercúrio e encontrou uma pequena discrepância na precessão do periélio do planeta em relação aos valores previstos. Ele postulou que a influência gravitacional de um pequeno planeta ou anel de asteróides dentro da órbita de Mercúrio explicaria o desvio. Pouco depois, um astrônomo amador chamado Edmond Lescarbault afirmou ter visto o planeta proposto por Le Verrier transitar pelo sol. O novo planeta foi rapidamente chamado Vulcan mas nunca mais foi visto, eo comportamento anómalo da órbita de Mercúrio foi explicado por Einstein 's teoria da relatividade geral em 1915. Os vulcanoide tomar o seu nome a partir deste planeta hipotético. O que Lescarbault viu foi provavelmente outra mancha solar.
Vulcanoids, se existirem, seriam difíceis de detectar devido ao forte brilho do Sol próximo, e buscas baseadas no solo só podem ser realizadas durante o crepúsculo ou eclipses solares . Várias pesquisas durante os eclipses foram conduzidas no início de 1900, que não revelaram nenhum vulcanoídeo, e as observações durante os eclipses continuam sendo um método de pesquisa comum. Telescópios convencionais não podem ser usados para procurá-los porque o Sol próximo pode danificar sua ótica.
Em 1998, astrônomos analisaram dados do instrumento LASCO da espaçonave SOHO , que é um conjunto de três coronógrafos . Os dados coletados entre janeiro e maio daquele ano não mostraram nenhum vulcanóide mais brilhante do que magnitude 7. Isso corresponde a um diâmetro de cerca de 60 quilômetros (37 mi), assumindo que os asteróides tenham um albedo semelhante ao de Mercúrio. Em particular, um grande planetóide a uma distância de 0,18 UA, previsto pela teoria da relatividade de escala , foi descartado.
As tentativas posteriores de detectar os vulcanóides envolveram levar equipamentos astronômicos acima da interferência da atmosfera da Terra , a alturas onde o céu crepuscular é mais escuro e claro do que no solo. Em 2000, o cientista planetário Alan Stern realizou pesquisas da zona vulcanoide usando um avião espião Lockheed U-2 . Os voos foram realizados a uma altura de 21.300 metros (69.900 pés) durante o crepúsculo. Em 2002, ele e Dan Durda realizaram observações semelhantes em um caça a jato F-18 . Eles fizeram três voos sobre o deserto de Mojave a uma altitude de 15.000 metros (49.000 pés) e fizeram observações com o Southwest Universal Imaging System — Airborne (SWUIS-A).
Mesmo nessas alturas, a atmosfera ainda está presente e pode interferir nas buscas de vulcanídeos. Em 2004, um vôo espacial sub-orbital foi tentado a fim de obter uma câmera acima da atmosfera da Terra. Um foguete Black Brant foi lançado de White Sands, Novo México , em 16 de janeiro, carregando uma câmera poderosa chamada VulCam, em um vôo de dez minutos. Este voo atingiu uma altitude de 274.000 metros (899.000 pés) e obteve mais de 50.000 imagens. Nenhuma das imagens revelou qualquer vulcanoídeo, mas havia problemas técnicos.
Pesquisas de dados de duas espaçonaves STEREO da NASA não conseguiram detectar nenhum asteróide vulcanoide. É duvidoso que haja vulcanoídeos com mais de 5,7 quilômetros (3,5 mi) de diâmetro.
A sonda espacial MESSENGER obteve algumas imagens das regiões externas da zona vulcanóide; no entanto, suas oportunidades eram limitadas porque seus instrumentos tinham que ser apontados para longe do Sol o tempo todo para evitar danos. Antes de seu desaparecimento em 2015, no entanto, a nave não conseguiu produzir evidências substanciais sobre vulcanoídeos.
Órbita
Um vulcanóide é um asteróide em uma órbita estável com um semieixo maior menor que o de Mercúrio (ou seja, 0,387 UA ). Isso não inclui objetos como cometas de pastoreio ao sol , que, embora tenham periélios dentro da órbita de Mercúrio, têm eixos semi-maiores muito maiores.
Acredita-se que os vulcanóides existam em uma banda gravitacionalmente estável dentro da órbita de Mercúrio, a distâncias de 0,06–0,21 UA do Sol . Descobriu-se que todas as outras regiões semelhantes estáveis no Sistema Solar contêm objetos, embora forças não gravitacionais, como pressão de radiação , arrasto de Poynting-Robertson e o efeito Yarkovsky possam ter esgotado a área vulcanoide de seu conteúdo original. Não pode haver mais de 300–900 vulcanoids maiores que 1 quilômetro (0,62 mi) de raio restante, se houver. Um estudo de 2020 descobriu que o efeito Yarkovsky – O'Keefe – Radzievskii – Paddack é forte o suficiente para destruir vulcanóides hipotéticos de até 100 km de raio em escalas de tempo muito menores do que a idade do sistema solar; Os supostos asteroides vulcanóides foram encontrados girando continuamente pelo efeito YORP até que se fissem rotativamente em corpos menores, o que ocorre repetidamente até que os detritos sejam pequenos o suficiente para serem empurrados para fora da região vulcanóide pelo efeito Yarkovsky; isso explicaria por que nenhum vulcanoids foi observado. A estabilidade gravitacional da zona vulcanóide se deve em parte ao fato de haver apenas um planeta vizinho. Nesse aspecto, pode ser comparado ao cinturão de Kuiper . A borda externa da zona vulcanóide está a aproximadamente 0,21 UA do sol. Objetos mais distantes do que isso são instáveis devido às interações com Mercúrio e seriam perturbados em órbitas que cruzam Mercúrio em escalas de tempo da ordem de 100 milhões de anos. (Algumas definições, no entanto, incluiriam objetos instáveis como vulcanoids, desde que suas órbitas fiquem completamente dentro da de Mercúrio.) A borda interna não é definida de forma precisa: objetos próximos a 0,06 UA são particularmente suscetíveis ao arrasto de Poynting – Robertson e ao efeito Yarkovsky , e mesmo até 0,09 UA, os vulcanoídeos teriam temperaturas de 1.000 K ou mais, o que é quente o suficiente para que a evaporação das rochas se torne o fator limitante em sua vida.
O volume máximo possível da zona vulcanóide é muito pequeno comparado ao do cinturão de asteróides . As colisões entre objetos na zona vulcanóide seriam frequentes e altamente energéticas, tendendo a levar à destruição dos objetos. A localização mais favorável para vulcanoids é provavelmente em órbitas circulares perto da borda externa da zona vulcanoid. É improvável que os vulcanóides tenham inclinações superiores a cerca de 10 ° em relação à eclíptica . Trojans de Mercúrio , asteróides presos nos pontos de Lagrange de Mercúrio , também são possíveis.
Características físicas
Quaisquer vulcanóides existentes devem ser relativamente pequenos. Pesquisas anteriores, particularmente na espaçonave STEREO , excluem asteróides com mais de 6 quilômetros (3,7 mi) de diâmetro. O tamanho mínimo é de cerca de 100 metros (330 pés); partículas menores que 0,2 μm são fortemente repelidas pela pressão de radiação, e objetos menores que 70 m seriam atraídos para o Sol pelo arrasto de Poynting-Robertson . Entre esses limites superior e inferior, uma população de asteróides entre 1 quilômetro (0,62 mi) e 6 quilômetros (3,7 mi) de diâmetro é considerada possível. Estariam quase quentes o suficiente para brilhar em brasa.
Pensa-se que os vulcanóides seriam muito ricos em elementos com alto ponto de fusão , como o ferro e o níquel . É improvável que possuam um regolito porque esse material fragmentado aquece e esfria mais rapidamente e é afetado mais fortemente pelo efeito Yarkovsky do que a rocha sólida. Vulcanoids são provavelmente semelhantes a Mercúrio em cor e albedo, e podem conter material remanescente dos primeiros estágios da formação do Sistema Solar.
Há evidências de que Mercúrio foi atingido por um grande objeto relativamente tarde em seu desenvolvimento, uma colisão que arrancou grande parte da crosta e manto de Mercúrio, explicando a espessura do manto de Mercúrio em comparação com os mantos dos outros planetas terrestres . Se tal impacto ocorreu, muitos dos detritos resultantes ainda podem estar orbitando o Sol na zona vulcanóide.
Significado
Vulcanoids, sendo uma classe inteiramente nova de corpos celestes, seria interessante por si só, mas descobrir se eles existem ou não traria insights sobre a formação e evolução do Sistema Solar . Se existirem, podem conter material remanescente do período inicial da formação do planeta e ajudar a determinar as condições sob as quais os planetas terrestres , particularmente Mercúrio, se formaram. Em particular, se vulcanídeos existiram ou existiram no passado, eles representariam uma população adicional de impactadores que não afetaram nenhum outro planeta além de Mercúrio, fazendo com que a superfície desse planeta pareça mais velha do que realmente é. Se vulcanídeos não existirem, isso colocaria diferentes restrições na formação do planeta e sugeriria que outros processos estão em ação no Sistema Solar interno, como a migração planetária limpando a área.
Veja também
- Asteróide Atira (asteróides sempre dentro da órbita da Terra)
- Grupos de planetas menores
- Kreutz sungrazer
- Lista de objetos hipotéticos do sistema solar
- Lista de planetas menores que cruzam Mercúrio
- Vulcano (planeta hipotético)
Referências