Estudo revela detalhes sobre a estrutura e formação de asteroides binários entre as órbitas de Marte e Júpiter

Trabalho liderado pelo Dr. Filipe Monteiro (ON) foi publicado no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS)

m estudo internacional liderado pelo Dr. Filipe Monteiro, astrônomo e pesquisador do Observatório Nacional (ON), unidade de pesquisa do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI), trouxe avanços significativos para a compreensão da física, do formato e da evolução de asteroides binários localizados no Cinturão Principal (região do Sistema Solar situada entre as órbitas de Marte e Júpiter, onde se concentra a maioria dos asteroides). O trabalho, publicado no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS), foi desenvolvido pelo ON, e contou com a colaboração de pesquisadores  Blue Mountains Observatory, na Austrália, e da Universidade Estadual de Feira de Santana (UEFS).

A pesquisa contou com a colaboração dos pesquisadores Dr. Julian Oey (Blue Mountains Observatory), Dra. Plícida Arcoverde (ON), Dr. Weslley Pereira (ON), Dr. Marçal Evangelista-Santana (UEFS), Dr. Eduardo Rondón (ON), Dr. Jonantan Michimani (ON), Dra. Teresinha Rodrigues (ON) e Dra. Daniela Lazzaro (ON). As observações fotométricas (técnica de medição da variação do brilho da luz refletida pelos corpos celestes ao longo do tempo) que embasaram as descobertas foram conduzidas no âmbito do projeto IMPACTON, utilizando o telescópio do Observatório Astronômico do Sertão de Itaparica (OASI), localizado em Itacuruba (PE), e telescópios do Blue Mountains Observatory (BMO), na Austrália.

Asteroides binários são sistemas compostos por dois asteroides gravitacionalmente ligados que orbitam ao redor de um centro de massa comum. Foto: ESA.

O desafio de caracterizar asteroides binários

Os asteroides binários são sistemas compostos por dois corpos gravitacionalmente ligados que orbitam um centro de massa comum. Compreender suas propriedades físicas, como período de rotação, formato dos componentes, densidade e composição da superfície, é essencial para desvendar como se formam e evoluem ao longo do tempo.

Em asteroides binários com tamanhos entre 0,2 e 10 km, o principal mecanismo de formação envolve o Efeito YORP (Yarkovsky–O’Keefe–Radzievskii–Paddack). Esse fenômeno, provocado pelo modo como a luz solar é absorvida, refletida e reemitida pela superfície irregular do asteroide, altera gradualmente sua velocidade de rotação. Quando a força centrífuga supera a autogravidade e a coesão do corpo, matéria pode ser ejetada de sua região equatorial, dando origem a um satélite secundário em um processo chamado fissão rotacional.

Menzel e Julianoey sob o olhar dos telescópios

A equipe analisou curvas de luz fotométricas obtidas entre 2016 e 2021 para dois asteroides do Cinturão Principal: (1967) Menzel e (20325) Julianoey.

(1967) Menzel: Os dados fotométricos identificaram período de rotação primário de cerca de 2,83 horas e detectaram um sinal secundário com período de aproximadamente 63 horas, associado à rotação de uma provável lua. Menzel possui diâmetro efetivo estimado em 12,7 km, formato oblato irregular e classificação espectral do tipo Q, também rochoso e rico em silicatos. A detecção da periodicidade secundária, combinada com dados astrométricos do satélite Gaia, reforça a hipótese de sua natureza binária, ou seja, de um satélite orbitando o corpo principal.

Animação mostra o modelo tridimensional do componente primário do sistema binário Menzel, apresentado em diferentes posições de visualização. Fonte: Dr. Filipe Monteiro/ON

(20325) Julianoey: A extensa cobertura observacional confirmou a natureza deste sistema binário, registrando eventos mútuos de eclipse e ocultação entre o corpo primário e o secundário. Os dados indicam que o corpo principal possui período de rotação rápido, de cerca de 3,24 horas, enquanto o satélite orbita o sistema em aproximadamente 23,53 horas. Assumindo albedo típico de 20% para asteroides do tipo S, o diâmetro do corpo primário foi estimado em cerca de 5,6 km, e o do secundário em cerca de 2,3 km. Além disso, a análise determinou densidade média de cerca de 2,2 g/cm³, compatível com um objeto reacumulado (i.e., agregados dominados pela auto-gravidade)  e com a classificação espectral do tipo S, sendo considerado um objeto rochoso rico em silicatos.

Os resultados obtidos, juntamente com os valores calculados de momento angular para ambos os objetos, indicam que a formação do satélite ocorreu provavelmente por meio de fissão rotacional induzida pelo efeito YORP.

A conexão com a evolução do Sistema Solar e a defesa planetária

Um aspecto interessante destacado pelo estudo é a localização orbital dos dois objetos no Cinturão Principal. O asteroide Menzel encontra-se próximo da ressonância ν6, uma região onde a influência gravitacional de Saturno torna a órbita dos asteroides instável. Na prática, isso significa que sua trajetória pode se alongar e ser desviada para fora do cinturão, chegando até a cruzar a órbita da Terra. Já o asteroide Julianoey está situado perto da ressonância 3:1 com Júpiter, completando três voltas ao redor do Sol no mesmo tempo em que Júpiter completa uma. Essa relação periódica provoca uma instabilidade orbital significativa, de modo que os asteroides que entram nessa região acabam sendo desviados ou removidos pela ação das perturbações gravitacionais

O ponto principal é que essas duas ressonâncias ocorrem em locais diferentes do espaço e funcionam como “vias de transporte dinâmico”, capazes de empurrar os asteroides para fora de suas órbitas normais e direcioná-los para o Sistema Solar interior, alimentando a população de asteroides próximos da Terra e tornando-se fontes potenciais de meteoritos e riscos de impacto.

Compreender a densidade, a resistência interna e a dinâmica desses asteroides binários é fundamental para prever o comportamento desses corpos frente a forças de maré e aquecimento solar, fornecendo suporte direto para futuras estratégias de defesa planetária.

“O estudo dos asteroides binários é extremamente promissor, pois possibilita compreender melhor a densidade e a composição desses objetos. Assim, consideramos os sistemas binários verdadeiras sondas naturais, capazes de oferecer condições únicas para determinar, a partir da Terra, a densidade e as massas de seus componentes. Esse conhecimento é essencial para avançar na compreensão da estrutura interna e da composição dos asteroides”, afirmou o Dr. Filipe.

Este trabalho compõe uma sequência de artigos publicados nos últimos anos, que vêm fortalecendo o estudo de sistemas binários pelo grupo de Ciências Planetárias do Observatório Nacional, que vêm ampliando o conhecimento sobre sistemas binários.

O grupo de Ciências Planetárias do ON tem se dedicado a essa linha de pesquisa, e os artigos anteriores ajudam a mostrar como o campo está se consolidando e ganhando força. Artigos anteriores sobre o tema:

https://doi.org/10.1016/j.icarus.2022.115297 

https://doi.org/10.1093/mnras/stab2408

OASI celebra 15 anos de contribuição à astronomia

O uso dos dados coletados no OASI para a elaboração deste estudo coincide com um marco histórico importante para a instituição. Em março de 2026, o Observatório Astronômico do Sertão de Itaparica completou 15 anos de operação em Itacuruba (PE). Desde a sua inauguração, a unidade descentralizada do ON destaca-se pelo trabalho sistemático no rastreamento e na caracterização física de pequenos corpos do Sistema Solar, consolidando-se como uma infraestrutura científica estratégica no semiárido brasileiro para a astronomia internacional e para os estudos de defesa planetária.

“A observação de objetos binários exige muitas horas de monitoramento, tanto para a detecção quanto para a caracterização física. No Brasil, contamos com o OASI, operado pelo grupo de Ciências Planetárias do Observatório Nacional, um observatório dedicado ao estudo de asteroides. Essa infraestrutura facilita esse tipo de pesquisa, mas ainda é fundamental estabelecer colaborações para ampliar a cobertura observacional desses sistemas, de modo a obter resultados realmente sólidos sobre os objetos que estamos investigando”, afirmou o Dr. Filipe.

Glossário:

Asteroides binários: sistemas compostos por dois asteroides gravitacionalmente ligados que orbitam ao redor de um centro de massa comum.

Efeito YORP e fissão rotacional: fenômeno em que a radiação solar altera gradualmente a velocidade de rotação de um asteroide, podendo levar à ejeção de massa equatorial e formação de um satélite.

Curva de luz: registro da variação do brilho refletido por um objeto astronômico ao longo do tempo, utilizado para determinar seu período de rotação e formato.

Objeto reacumulado: pequeno corpo do Sistema Solar formado pela aglomeração gravitacional de fragmentos rochosos resultantes de colisões passadas.

Taxonomia de asteroides (Tipos S e Q): classificação baseada no espectro da luz refletida; ambos pertencem ao grupo dos silicatos rochosos.

Ressonância orbital: região do espaço onde perturbações gravitacionais cumulativas alteram a órbita dos asteroides, impulsionando-os para novas trajetórias no Sistema Solar.

AVISO

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FONTE: GOV