Os Cometas, a Cintura de Kuiper e a Nuvem de Oort

Os cometas são os únicos pequenos objectos do Sistema Solar que se conhecem desde a mais remota Antiguidade. A civilização chinesa, sempre empenhada em manter registos, tem referências ao cometa Halley (Figura 26.1) desde pelo menos o ano 240 AC. Encontram-se registos gráficos do mesmo cometa na tapeçaria de Bayeux, normanda, do séc XI, e nos frescos de Giotto na Basílica Superior de Assis, em Itália, do séc XIV.

Figura 1 – O cometa Halley. Imagem Anglo-Australian Observatory.

Figura 2 – O núcleo do cometa Halley (diâmetro 18 km). Imagem Giotto, ESA.

Actualmente estão catalogados cerca de 1000 cometas, dos quais cerca de 150 têm períodos orbitais bem identificados, da ordem de 200 anos ou menos (Tabela 1). Estes cometas têm a maior parte das suas órbitas no interior da órbita de Plutão. Os outros, a maioria, embora também sejam seguramente periódicos, têm órbitas de tal maneira longas e excêntricas que só são vistos e identificados uma vez à escala das civilizações humanas.

Na maior parte dos seus percursos orbitais, os cometas são aquilo a que alguém já chamou “bolas de neve sujas”. O principal componente dos cometas é o gelo (de água), contendo também outros gelos e poeiras.

Ao aproximarem-se do Sol os cometas tornam-se activos quando parte dos seus componentes se vaporizam. É quando se tornam visíveis sem instrumentos a partir da Terra. Podem-se referir, assim, as seguintes partes de um cometa activo:

Como os gases e as partículas sólidas têm densidades muito diferentes são deflectidos de maneira diferente pelo vento solar, o que faz com que a cauda de poeiras e a cauda iónica nem sempre coincidam (Figura 3).

Figura 3 – Cometa West-Kohoutek-Ikemura. Observam-se nitidamente duas caudas: a de poeiras, mais clara e nítida, e a iónica, azulada e mais fina. Imagem de John Laborde, 1975.

A produção da cabeleira e das caudas tem como consequência que, a cada passagem pelo Sol, o cometa vai perdendo matéria até que o que resta é só o núcleo. Alguns pensam, por isso, que pelo menos metade dos asteróides possam ser cometas “mortos”.

A actividade cometária tem outras consequências para nós: as “chuvas de estrelas”. Estas grandes concentrações de pequenas estrelas cadentes que parecem irradiar todas do mesmo ponto no céu dão-se quando a Terra atravessa a órbita de um cometa. Assim, as Oriónidas, em Outubro, correspondem a fragmentos do cometa Halley e as Perseides, em Agosto, são restos do Swift-Tuttle.

Mas o efeito mais especacular de um cometa foi quando se viu a desagregação e o impacto dos pedaços resultantes do cometa Shoemaker-Levy 9 sobre Júpiter, no Verão de 1994 (Figura 4).

Figura 4 – Impacto dos fragmento F e G do cometa Shoemaker-Levy 9 sobre Júpiter. Imagem HST

Mas, afinal, de onde provêm os cometas? Por que razão é que a matéria que os constitui não se incorporou de forma “ordenada” nos planetas do Sistema Solar ou nos seus satélites?

Ao tentar responder a estas perguntas, o astrónomo Jan Oort notou que não só nenhum cometa aparentava ter como órbita uma cónica aberta (parábola ou hipérbole – que indicariam que provinha do espaço exterior) mas também que havia uma forte tendência para que os afélios das órbita elípticas dos cometas de período longo se agrupassem a distâncias da ordem das 50 000 UA. Com base nesta observação, Oort sugeriu que os cometas de período longo provinham de uma região do espaço, que envolve o Sistema Solar a partir dessa distância. Os seus cálculos indicavam que essa região conteria cerca de 1012 (mil biliões) de cometas, o que implica que conteria cerca de metade da massa do sistema solar. Essa região teórica é hoje conhecida como Nuvem de Oort. Note-se que, a menos que haja missões espaciais especificamente destinadas a investigar a nuvem de Oort, nunca será possível observar a partir da Terra corpos tão pequenos a uma tão grande distância.

Os cometas de período curto provêm de uma região mais próxima, situada para lá da órbita de Neptuno (a partir de cerca de 30 UA): a cintura de Kuiper. Estima-se actualmente que a Cintura de Kuiper possa conter cerca de 35 000 objectos maiores que 100 km – um número muito maior (e uma massa muito maior) que a cintura de asteróides. É provável que Tritão, Plutão e Caronte não sejam mais que os maiores objectos da Cintura de Kuiper.

O estudo dos cometas é do maior interesse para compreender a origem do Sistema Solar e mesmo, possivelmente, a origem da vida na Terra. Por esse motivo, as grandes agências espaciais têm projectado e realizado missões para o seu estudo. A ESA levou a cabo com sucesso a missão Giotto (Figura 26.5), que aproximou o núcleo do cometa Halley em 2001 (Figura 2) e obteve as primeiras fotografias de alta resolução de um núcleo cometário. Esta missão produziu várias surpresas: o núcleo do cometa Halley é o objecto mais escuro do Sistema Solar (albedo 0.03 – mais escuro que carvão), a sua densidade é muito baixa (cerca de 0.1 – o que implica ser poroso) e contém grandes quantidades de compostos orgânicos incluíndo aminoácidos.

Figura 5 – A sonda Giotto. Imagem ESA.

A NASA tem em curso duas missões: a Stardust, que deverá trazer para a Terra poeiras da cauda do cometa Wild e a Deep Impact, que lançará uma esfera de cobre com 100 kg sobre o núcleo do cometa Tempel 1, em 2004, com o fim de analisar espectroscopicamente, com grande precisão, os gases e poeiras resultantes do impacto.

Mas a missão mais ambiciosa, e aquela que potencialmente poderá produzir resultados mais interessantes, é a missão Rosetta, da ESA (Figuras 26.6). Esta deverá partir em 2004 ao encontro do cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, que atingirá em 2011, e onde depositará uma sonda que pousará no núcleo e realizará análises in situ.

Figura 6 – Impressão artística do módulo de pouso da sonda Rosetta. Imagem ESA.

Apesar de tudo, a Astronomia é hoje a última ciência em que os amadores têm um papel importante. Na verdade, a maioria dos cometas são descobertos por astrónomos amadores, muitas vezes com instrumentos modestos.

Tabela 1 – Os cometas periódicos.


Designação IAU

Nome

Descob. em

Periodo (anos)

Inclin  (º)

1P

Halley

240 AC

76.01

162.2

2P

Encke

1786

3.3

11.8

3D

Biela

1772

6.62

12.6

4P

Faye

1843

7.34

9.1

5D

Brorsen

1846

5.46

29.4

6P

d'Arrest

1851

6.51

19.5

7P

Pons-Winnecke

1819

6.37

22.3

8P

Tuttle

1790

13.51

54.7

9P

Tempel 1

1867

5.51

10.5

10P

Tempel 2

1873

5.47

12

11P

Tempel-Swift

1869

6.37

13.5

12P

Pons-Brooks

1812

70.92

74.2

13P

Olbers

1815

69.56

44.6

14P

Wolf

1884

8.21

27.9

15P

Finlay

1886

6.76

3.7

16P

Brooks 2

1889

6.89

5.5

17P

Holmes

1892

7.07

19.2

18D

Perrine-Mrkos

1896

6.72

17.8

19P

Borrelly

1904

6.88

30.3

20D

Westphal

1852

61.86

40.9

21P

Giacobini-Zinner

1900

6.61

31.9

22P

Kopff

1906

6.45

4.7

23P

Brorsen-Metcalf

1847

70.54

19.3

24P

Schaumasse

1911

8.22

11.8

25D

Neujmin 2

1916

5.43

10.6

26P

Grigg-Skjellerup

1902

5.11

21.1

27P

Crommelin

1818

27.41

29.1

28P

Neujmin 1

1913

18.19

14.2

29P

Schwassmann-Wachmann 1

1927

14.85

9.4

30P

Reinmuth 1

1928

7.31

8.1

31P

Schwassmann-Wachmann 2

1929

6.39

3.8

32P

Comas-Solá

1926

8.83

12.9

33P

Daniel

1909

7.06

20.1

34P

Gale

1927

10.99

11.7

35P

Herschel-Rigollet

1788

154.91

64.2

36P

Whipple

1933

8.53

9.9

37P

Forbes

1929

6.13

9.9

38P

Stephan-Oterma

1867

37.71

18

39P

Oterma

1942

7.88

4

40P

Väisälä 1

1939

10.78

11.6

41P

Tuttle-Giacobini-Kresak

1858

5.46

9.2

42P

Neujmin 3

1929

10.63

4

43P

Wolf-Harrington

1924

6.46

18.5

44P

Reinmuth 2

1947

6.64

7

45P

Honda-Mrkos-Pajdusakova

1948

5.27

4.2

46P

Wirtanen

1948

5.46

11.7

47P

Ashbrook-Jackson

1948

7.49

12.5

48P

Johnson

1949

6.97

13.7

49P

Arend-Rigaux

1951

6.61

18.3

50P

Arend

1951

8.24

19.2

51P

Harrington

1953

6.78

8.7

52P

Harrington-Abell

1955

7.53

10.2

53P

Van Biesbroeck

1954

12.43

6.6

54P

de Vico-Swift

1844

6.31

3.6

55P

Tempel-Tuttle

1865

33.22

162.5

56P

Slaughter-Burnham

1958

11.59

8.2

57P

du Toit-Neujmin-Delporte

1941

6.39

2.8

58P

Jackson-Neujmin

1936

8.24

13.5

59P

Kearns-Kwee

1963

9.47

9.4

60P

Tsuchinshan 2

1965

6.79

6.7

61P

Shajn-Schaldach

1949

7.49

6.1

62P

Tsuchinshan 1

1965

6.64

10.5

63P

Wild 1

1960

13.24

19.9

64P

Swift-Gehrels

1889

9.21

9.3

65P

Gunn

1970

6.83

10.4

66P

du Toit

1944

14.97

18.7

67P

Churyumov-Gerasimenko

1969

6.59

7.1

68P

Klemola

1965

10.82

11.1

69P

Taylor

1915

6.97

20.5

70P

Kojima

1970

7.04

6.6

71P

Clark

1973

5.52

9.5

72P

Denning-Fujikawa

1881

9.01

8.6

73P

Schwassmann-Wachmann 3

1930

5.34

11.4

74P

Smirnova-Chernykh

1975

8.57

6.6

75P

Kohoutek

1975

6.67

5.9

76P

West-Kohoutek-Ikemura

1975

6.41

30.5

77P

Longmore

1975

6.98

24.4

78P

Gehrels 2

1973

7.2

6.3

79P

du Toit-Hartley

1945

5.21

2.9

80P

Peters-Hartley

1846

8.12

29.9

81P

Wild 2

1978

6.39

3.2

82P

Gehrels 3

1975

8.11

1.1

83P

Russell 1

1979

6.1

22.7

84P

Giclas

1978

6.95

7.3

85P

Boethin

1975

11.23

5.8

86P

Wild 3

1980

6.91

15.5

87P

Bus

1981

6.52

2.6

88P

Howell

1981

5.57

4.4

89P

Russell 2

1980

7.38

12

90P

Gehrels 1

1972

15.06

9.6

91P

Russell 3

1983

7.49

14.1

92P

Sanguin

1977

12.5

18.7

93P

Lovas 1

1980

9.15

12.2

94P

Russell 4

1984

6.58

6.2

95P

Chiron

1977

50.78

6.9

96P

Machholz 1

1986

5.24

60.1

97P

Metcalf-Brewington

1906

7.76

13

98P

Takamizawa

1984

7.21

9.5

99P

Kowal 1

1977

15.02

4.4

100P

Hartley 1

1985

6.02

25.7

101P

Chernykh

1977

13.96

5.1

102P

Shoemaker 1

1984

7.26

26.3

103P

Hartley 2

1986

6.39

13.6

104P

Kowal 2

1979

6.18

15.5

105P

Singer-Brewster

1986

6.44

9.2

106P

Schuster

1977

7.29

20.1

107P

Wilson-Harrington

1949

4.3

2.8

108P

Ciffreo

1985

7.25

13.1

109P

Swift-Tuttle

1862

135

113.4

110P

Hartley 3

1988

6.88

11.7

111P

Helin-Roman-Crockett

1989

8.16

4.2

112P

Urata-Niijima

1986

6.65

24.2

113P

Spitaler

1890

7.1

5.8

114P

Wiseman-Skiff

1986

6.66

18.3

115P

Maury

1985

8.74

11.7

116P

Wild 4

1990

6.16

3.7

117P

Helin-Roman-Alu 1

1989

9.57

9.7

118P

Shoemaker-Levy 4

1991

6.51

8.5

119P

Parker-Hartley

1989

8.89

5.2

120P

Mueller 1

1987

8.41

8.8

121P

Shoemaker-Holt 2

1989

8.05

17.7

122P

de Vico

1846

74.41

85.4

123P

West-Hartley

1989

7.59

15.3

124P

Mrkos

1991

5.64

31.5

125P

Spacewatch

1991

5.56

10

126P

IRAS

1983

13.29

46

127P

Holt-Olmstead

1990

6.33

14.4

128P

Shoemaker-Holt 1

1987

9.51

4.4

129P

Shoemaker-Levy 3

1991

7.25

5

130P

McNaught-Hughes

1991

6.69

7.3

131P

Mueller 2

1990

7.05

7.4

132P

Helin-Roman-Alu 2

1989

8.24

5.8

133P

Elst-Pizarro

1996

5.61

1.4

134P

Kowal-Vavrova

1983

15.58

4.3

135P

Shoemaker-Levy 8

1992

7.49

6.1

136P

Mueller 3

1990

8.71

9.4

137P

Shoemaker-Levy 2

1990

9.37

4.7

138P

Shoemaker-Levy 7

1991

6.89

10.1

139P

Väisälä-Oterma

1939

9.54

2.3

140P

Bowell-Skiff

1983

16.18

3.8

141P

Machholz 2

1994

5.22

12.8

142P

Ge-Wang

1988

11.17

12.2

143P

Kowal-Mrkos

1984

8.95

4.7

144P

Kushida

1994

7.58

4.1

145P

Shoemaker-Levy 5

1991

8.69

11.8

146P

Shoemaker-LINEAR

1984

7.88

21.6

147P

Kushida-Muramatsu

1993

7.44

2.4

148P

Anderson-LINEAR

1963

7.04

3.7

149P

Mueller 4

1992

9.01

29.7

150P

2000 WT168

2000

7.66

18.5