Plutão e o Panorama em Desenvolvimento do nosso Sistema Solar

A descoberta de Plutão

Há cerca de 80 anos, um astrónomo do Observatório Lowell, nos EUA, fez uma descoberta que iria desencadear uma mudança drástica na maneira como vemos o nosso Sistema Solar.

O jovem astrónomo era Clyde Tombaugh, um assistente de observação que trabalhava no observatório tornado famoso pelo grande astrónomo Percival Lowell. Tombaugh estava à procura de um planeta elusivo – o planeta X - que Lowell tinha acreditado (incorretamente) ser responsável por perturbar as órbitas de Urano e Neptuno.

Após um ano, depois de inúmeras noites passadas ao telescópio a expor placas fotográficas e meses a examiná-las tediosamente por sinais de um planeta, Tombaugh viu aquilo que procurava. Foi por volta das 16 horas do dia 18 de fevereiro de 1930 que Tombaugh começou a comparar duas placas tiradas em janeiro desse ano, que mostravam uma região da constelação de Gémeos. Enquanto alternava entre uma placa e outra, tentando ver se algo se movia ligeiramente entre as duas (o sinal indicador do planeta que procurava), ele detetou algo. Numa parte do fotograma, um pequeno objeto moveu-se uns milímetros ao alternar entre as duas placas. Tombaugh tinha descoberto o seu novo planeta! (Stern & Mitton, 2005)

O panorama em desenvolvimento do Sistema Solar

O objeto que Tombaugh tinha descoberto foi denominado Plutão, um nome adotado oficialmente pela Sociedade de Astronomia Americana, pela Real Sociedade de Astronomia, no Reino Unido, e pela UAI. É um mundo frígido, a milhares de milhões de quilómetros da Terra, e com uma massa 30 vezes menor que a massa do planeta mais pequeno conhecido até então, Mercúrio. Mas Plutão não estava sozinho. Descobriu-se que tinha 5 satélites. O maior, Caronte, foi descoberto em 1978. Os 4 mais pequenos foram descobertos através do Telescópio Espacial Hubble em 2005, 2011 e 2012 e foram nomeados oficialmente como Nix e Hidra, no início de 2006 (ler mais - em inglês), e Cérbero e Estige em 2013 (ler mais - em inglês) pela UAI.

O aspeto do nosso Sistema Solar começou a mudar a 30 de Agosto de 1992 com a descoberta, por David Jewitt e Jane Luu da Universidade do Hawaii, do primeiro de mais de 1000 objetos agora conhecidos que orbitam Neptuno na região que é frequentemente referida como a região transneptuniana. Genericamente, estes corpos são simplesmente classificados como Objetos Transneptunianos (OTNs).

Com tantos Objetos Transneptunianos a serem descobertos, parecia inevitável que um ou mais pudessem ser equiparados a Plutão em tamanho. Na noite de 21 de Outubro de 2003, Mike Brown do Caltech, Chad Trujillo do Observatório Gemini e David Rabinowitz da Universidade de Yale usavam um telescópio e uma câmara no Observatório Palomar, nos EUA, para perscrutar a orla do Sistema Solar. Nessa noite, representaram graficamente uma região do céu que mostrava um objeto que se movia relativamente às estrelas de fundo. Uma análise posterior revelou que tinham descoberto outro mundo frio, com cerca de 2500 km de diâmetro, que orbitava o Sol. Observações subsequentes mostraram que o novo objeto, inicialmente denominado 2003 UB313, de acordo com o protocolo da UAI relativo à designação inicial de tais objetos, era mais massivo que Plutão e tinha também um satélite (ler mais - em inglês). Com um objeto maior e mais massivo que Plutão, agora para lá de Neptuno e com cada vez mais Objetos Transneptunianos a serem descobertos, os astrónomos começavam a perguntar “Afinal o que constitui um planeta?”.

Uma nova classe de objetos e como definir um planeta

A UAI tem sido responsável pela designação e nomenclatura de corpos planetários e dos seus satélites desde o início do século XX. Como o Professor Ron Ekers, antigo presidente da UAI, explica:

“Tais decisões e recomendações não são executáveis por qualquer lei nacional ou internacional; elas estabelecem convenções criadas para ajudar a nossa compreensão de objetos e processos da astronomia. Consequentemente, as recomendações da UAI devem ser baseadas em factos científicos bem estabelecidos e ter um amplo consenso na comunidade em causa (artigo completo na página 16 do jornal da UAI GA - em inglês).”

A UAI decidiu criar uma comissão para recolher opiniões de uma grande variedade de interesses científicos, com a participação de astrónomos profissionais, cientistas planetários, historiadores, editores de ciência, escritores e educadores. Então, a Comissão de Definição Planetária da Comissão Executiva da UAI foi formada e rapidamente preparou um projeto de resolução para apresentar aos membros da UAI. Após a última reunião em Paris, o projeto foi completo. Um aspeto crucial da resolução é descrito pelo Professor Owen Gingerich, Presidente da Comissão de Definição Planetária da UAI: "No lado científico, queríamos evitar cortes arbitrários baseados simplesmente em distâncias, períodos, magnitudes ou objetos nas vizinhanças.” (ler mais na Jornal UAI GA, com início na página 16 do PDF - em inglês)

A resolução final

A primeira proposta para a definição de um planeta foi debatida vigorosamente por astrónomos na Assembleia Geral da UAI de Praga em 2006 e uma nova versão formou-se lentamente. Esta nova versão foi mais aceitável para a maioria e foi colocada em votação pelos membros da UAI na Cerimónia de Encerramento a 24 de Agosto de 2006. No fim da Assembleia Geral de Praga, os membros votaram que a resolução B5 sobre a definição de um planeta no Sistema Solar seria como se segue:

Um corpo celestial que (a) está em órbita em torno do Sol, (b) tem massa suficiente para que a sua própria gravidade supere as forças do corpo rígido, assumindo uma forma (quase redonda) de equilíbrio hidrostático, e (c) desobstruiu a vizinhança em torno da sua órbita.

(ler mais - em inglês).

Planetas anões, plutoides e o Sistema Solar atualmente

A Resolução da UAI implica que o Sistema Solar consiste oficialmente em 8 planetas: Mercúrio, Vénus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano e Neptuno. Uma nova classe de objetos chamados planeta anão foi também implementada. Foi acordado que planetas e planetas anões são duas classes distintas de objetos. Os primeiros membros da categoria de planeta anão são Ceres, Plutão e Éris, previamente conhecido como 2003 UB313. Éris foi nomeado depois da Assembleia Geral em 2006 (ler mais - em inglês). Éris é o deus grego da discórdia e do conflito, um nome que o seu descobridor Mike Brown achou adequado face ao tumulto académico que resultou da sua descoberta.

O planeta anão Plutão é reconhecido como um protótipo importante de uma nova classe de Objetos Transneptunianos. A UAI deu uma nova denominação a estes objetos: plutoides.

Atualmente, a resolução continua em vigor e é um testamento da natureza fluida da ciência e de como a nossa visão do Universo continua a evoluir com mudanças feitas por observações, medições e teoria.

As observações mais recentes

A 14 de Julho de 2015, a nave espacial “New Horizons” passou por Plutão, fornecendo inúmeros dados como imagens, espetroscopia e informações “in situ” que alteraram dramaticamente o nosso conhecimento sobre Plutão e o seu sistema de cinco luas. As imagens estabeleceram que Plutão é maior que Éris e é o maior corpo da Cintura de Kuiper. As imagens revelaram também uma paisagem notável contendo uma variedade de relevos, incluindo vastas planícies, montanhas com vários quilómetros de altura e evidências de vulcões.

A superfície de Plutão é invulgar pela sua diversidade de composições e cores. Algumas regiões são tão brilhantes como neve e outras negras como carvão. Imagens a cores e espetroscopia de composição revelaram uma superfície gelada complexa, contendo azoto, monóxido de carbono, água e metano, assim como os seus subprodutos químicos produzidos por radiólise. Foi também descoberto que algumas superfícies em Plutão são completamente isentas de crateras visíveis, indicando que estas foram modificadas ou criadas num passado recente. Outras superfícies têm bastantes crateras e aparentam ser extremamente antigas. Plutão está envolto numa atmosfera dominada por azoto frio que contém uma camada de neblina de cerca de 150 km de espessura.

A grande lua de Plutão, Caronte, apresenta uma tectónica impressionante e evidências de uma composição heterogénea da sua crosta, mas não mostra qualquer evidência de uma atmosfera; o seu pólo apresenta um terreno escuro e enigmático. Não foram detetados novos satélites, nem anéis. Os pequenos satélites Hidra e Nix têm superfícies mais brilhantes do que o esperado.

Estes resultados levantam questões fundamentais sobre como pode um planeta pequeno e frio permanecer ativo ao longo da idade do Sistema Solar. Eles demonstram que planetas anões podem ser tão cientificamente interessantes como planetas. Igualmente importante é o facto dos três maiores corpos da cintura de Kuiper visitados pela sonda até agora – Plutão, Caronte e Tritão – serem mais diferentes que semelhantes, testemunhando a potencial diversidade que aguarda a exploração do seu reino.

Referências:

Stern, A., & Mitton, J., 2005, Pluto and Charon: Ice Worlds on the Ragged Edge of the Solar System, Wiley-VCH 1997

Planetas, Planetas Anões e Pequenos Corpos do Sistema Solar

Perguntas e Respostas

P: Qual é a origem da palavra planeta?

A palavra planeta vem da palavra grega para “viajante”, o que significa que os planetas eram originalmente definidos como objetos que se moviam no céu noturno relativamente a um fundo de estrelas fixas.

P: Porque é necessária uma nova definição para a palavra planeta?

R: A ciência moderna fornece muito mais informação do que o simples facto que objetos a orbitar o Sol parecem mover-se em relação a um fundo de estrelas fixas. Por exemplo, foram feitas descobertas recentes de objetos nas regiões exteriores do nosso Sistema Solar que têm tamanhos comparáveis com Plutão ou maiores. Historicamente, Plutão tem sido reconhecido como o nono planeta. Logo, estas descobertas puseram em questão se os novos Objetos Transneptunianos deveriam também ser considerados novos planetas.

P: Como é que os astrónomos chegaram a um consenso para uma nova definição de planeta?
R: Os astrónomos do mundo, sob os auspícios da UAI, deliberaram sobre uma nova definição para a palavra planeta durante cerca de 2 anos. Os resultados destas deliberações foram encaminhados para uma Comissão de Definição Planetária e por fim propostos à Assembleia Geral da UAI. Uma evolução contínua da definição através do debate e de mais discussões permitiram um consenso e voto final.

P: Quais são os novos termos usados na definição oficial da UAI?
R: Existem três novos termos adotados como definições oficiais pela UAI. Os termos são: planeta, planeta anão e pequeno corpo do Sistema Solar.

P: Em linguagem corrente, qual é a nova definição de planeta?
R: Um planeta é um objeto em órbita em redor do Sol, que é grande o suficiente (massivo o suficiente) para que a sua própria gravidade o torne esférico (ou quase esférico). Adicionalmente, um planeta orbita o Sol numa trajetória livre. Se algum objeto se aproxima da órbita de um planeta, irá colidir com o planeta e, consequentemente, sofrer acreção, ou será ejetado para uma órbita diferente.

P: Qual é a definição exata proposta pela UAI para um planeta?
R:Um corpo celestial (a) está em órbita em torno do Sol, (b) tem massa suficiente para que a sua própria gravidade supere as forças do corpo rígido, assumindo uma forma (quase redonda) de equilíbrio hidrostático, e (c) desobstruiu a vizinhança em torno da sua órbita.

P: Um corpo tem de ser perfeitamente esférico para ser chamado um planeta?
R: Não. Por exemplo, a rotação de um corpo pode distorcer ligeiramente a sua forma, de modo a que este não seja perfeitamente esférico. A Terra, por exemplo, tem um diâmetro medido no equador ligeiramente maior do que o medido nos pólos.

P: Baseado nesta nova definição, quantos planetas existem no nosso Sistema Solar?
R: Existem oito planetas no nosso Sistema Solar: Mercúrio, Vénus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano e Neptuno.

P: É só isso, apenas oito planetas?
R: Não. Para além dos oito planetas, existem também cinco planetas anões conhecidos. É provável que muito mais planetas anões sejam entretanto descobertos.

P: O que é um planeta anão?
R: Um planeta anão é um objeto em órbita em redor do Sol que é grande o suficiente (massivo o suficiente) para que a sua própria gravidade o torne esférico (ou quase esférico). Geralmente, um planeta anão é mais pequeno que Mercúrio. Um planeta anão pode também orbitar numa zona com muito mais objetos. Por exemplo, uma órbita dentro da cintura de asteroides é uma zona com muitos outros objetos.

P: Quantos planetas anões existem?
R: Atualmente, existem cinco objetos aceites como planetas anões: Ceres, Plutão, Éris, Makemake e Haumea.

P: O que é Ceres?
R: Ceres é (ou agora podemos dizer que era) o maior asteroide, com cerca de 1000 km de diâmetro, a orbitar na cintura de asteroides entre Marte e Júpiter. Ceres qualifica-se agora como um planeta anão porque sabe-se que é grande (massivo) o suficiente para que a sua própria gravidade o torne quase esférico (Thomas, 2005). Ceres orbita dentro da cintura de asteroides e é um exemplo do caso de um objeto que não orbita uma trajetória desimpedida. Existem muitos outros asteroides que se aproximam da trajetória orbital de Ceres.

P: Ceres não costumava ser chamado um asteroide ou um planeta menor?
R: Historicamente, Ceres era chamado um planeta quando foi descoberto em 1801, a orbitar o que é conhecido como a cintura de asteroides entre Marte e Júpiter. No século XIX, os astrónomos não conseguiam determinar o tamanho e a forma de Ceres, e, como inúmeros outros corpos foram descobertos na mesma região, Ceres perdeu o seu estatuto de planeta. Por mais de um século, Ceres tem sido referido como um asteroide ou um planeta menor.

P: Porque é que Plutão é agora chamado planeta anão?
R: Plutão pertence agora à categoria de planeta anão devido ao seu tamanho e devido ao facto de residir numa zona com outros objetos com tamanhos semelhantes conhecida como a região transneptuniana.

P: Caronte, o satélite de Plutão, é um planeta anão?
R: Por agora, Caronte é considerado apenas como o satélite de Plutão. A ideia de que Caronte se pode qualificar como planeta anão poderá ser considerada mais tarde. Caronte pode ser re-avaliado porque Plutão e Caronte são comparáveis em tamanho e orbitam entre si, em vez de serem apenas um satélite a orbitar um planeta. O mais importante no caso de Caronte como planeta anão é que o centro de gravidade sob o qual Caronte orbita não está dentro do sistema primário, Plutão. Ao invés, este centro de gravidade, chamado de baricentro, reside no espaço livre entre Plutão e Caronte.

P: Júpiter e Saturno, por exemplo, têm satélites esféricos grandes que orbitam em torno deles. Estes satélites podem ser agora chamados planetas anões?
R: Não. Todos os satélites grandes de Júpiter (por exemplo, Europa) e de Saturno (por exemplo, Titã) orbitam em redor de um centro de gravidade comum (baricentro) que está no interior do respetivo planeta massivo. Independentemente do tamanho e forma destes corpos, a localização do baricentro dentro do planeta massivo é o que define corpos grandes em órbita como Europa, Titã, etc., como satélites e não planetas. [Na verdade, não existe um reconhecimento oficial de que a localização do baricentro está envolvida na definição de satélite.]

P: O que era 2003 UB313?

R: 2003 UB313 foi um nome provisório dado a um grande objeto descoberto em 2003 que orbita o Sol para lá de Neptuno. É agora denominado Éris e é reconhecido como um planeta anão.

P: Porque é Éris um planeta anão?
R: As imagens do Telescópio Espacial Hubble permitiram determinar o tamanho de Éris, mostrando que era tão grande como Plutão, ou maior (Brown 2006). Mais importante ainda, foi descoberto que Éris tinha um satélite, posteriormente denominado Disnomia, o nome da demónio grega da ilegalidade que era filha de Éris. Em 2007, a massa de Éris foi determinada: (1.66 ± 0.02)×1022 kg, 27% maior que a de Plutão, baseada em observações da órbita de Disnomia. Éris também orbita dentro da região transneptuniana – uma região que ainda não foi desimpedida. Logo, Éris é um planeta anão.

P: Como se chama um objeto que é demasiado pequeno para ser um planeta ou um planeta anão?

Todos os objetos que orbitam o Sol e são demasiado pequenos (sem massa suficiente) para que a sua própria gravidade os torne esféricos são atualmente definidos como pequenos corpos do Sistema Solar. Esta classe inclui a maior parte dos asteroides do Sistema Solar, Objetos Próximos da Terra, ou “near-Earth objects” (NEOs), os asteroides Troianos de Marte e Júpiter, a maior parte dos Centauros, a maior parte dos Objetos Transneptunianos e os cometas.

P: O que é um pequeno corpo do Sistema Solar?

R: O termo “pequeno corpo do Sistema Solar” é uma nova definição da UAI para englobar todos os objetos que orbitam o Sol e que são demasiado pequenos (pouco massivos) para satisfazer a definição de planeta ou planeta anão.

P: O termo planeta menor ainda é usado?

R: O termo “planeta menor” ainda pode ser usado. Mas, geralmente, o termo “pequeno corpo do Sistema Solar” é preferido.

P: Como é que se poderá chegar a uma decisão oficial sobre chamar a um objeto recém-descoberto planeta, planeta anão ou corpo do Sistema Solar?

R: A decisão sobre como classificar objetos recém-descobertos será feita por uma comissão de revisão dentro da UAI. O processo de revisão envolverá uma avaliação baseada nos dados disponíveis de modo a perceber se as propriedades físicas dos objetos satisfazem as definições. É provável que, para muitos objetos, sejam necessários vários anos para reunir informação suficiente.

P: Existem candidatos a planetas adicionais a serem atualmente considerados?

R: Não. Nenhum parece provável no nosso Sistema Solar. Mas há uma abundância de descobertas de planetas em redor de outras estrelas.

P: Existem candidatos a planetas anões adicionais a serem atualmente considerados?

R: Sim. Alguns dos maiores asteroides podem ser candidatos ao estatuto de planeta anão e mais candidatos a planetas anões para lá de Neptuno serão considerados em breve.

P: Quando é que serão novos planetas anões provavelmente anunciados?

R: Provavelmente dentro dos próximos anos.

P: Quantos mais novos planetas anões devem existir?

R: Podem existir dezenas ou talvez mais de cem à espera de serem descobertos.

P: O que são plutoides?

R: Plutoides são corpos celestes em órbita em redor do Sol com um “semieixo maior” maior que o de Neptuno, que têm massa suficiente para que a sua própria gravidade supere as forças do corpo rígido, assumindo uma forma (quase redonda) de equilíbrio hidrostático, e que não tenham uma vizinhança da sua órbita desimpedida. Os satélites de plutoides não são plutoides, mesmo que sejam massivos o suficiente para que a sua forma seja determinada pela sua própria gravidade. Os dois plutoides conhecidos e nomeados são Plutão e Éris. É expectável que mais plutoides sejam nomeados à medida que a ciência progride e novas descobertas são feitas (ler mais - em inglês).

P: Um satélite que orbita um plutoide pode ser também um plutoide?

R: Não, de acordo com a Resolução B5 da UAI, um planeta anão não pode ser um satélite, mesmo que seja massivo o suficiente para que a sua forma seja determinada pela sua própria gravidade (ler mais - em inglês).

Referências

Brown, M. et al. 2006, Astrophysical Journal, 643, L61

Esta versão em português foi traduzida por voluntários da Astronomy Translation Network (Rede de Tradução de Astronomia), coordenada pelo National Astronomical Observatory of Japan (Observatório Astronómico Nacional do Japão) e pelo Office for Astronomy Outreach (Gabinete da União Astronómica Internacional - UAI - para Divulgação da Astronomia)

Traduzido por Ana Marques

Revisão de Catarina Leote

Revisão científica de João Ferreira

Data: 30 Outubro 2018