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A espaçonave OSIRIS-REx da NASA passou pela Terra em 24 de setembro de 2023, deixando cair sua amostra de poeira e pedras coletadas da superfície do asteróide próximo à Terra Bennu.
A análise desta amostra ajudará os cientistas a compreender como o sistema solar se formou e a partir de que tipos de materiais. Os cientistas começarão suas análises nas mesmas instalações que analisaram rochas e poeira dos pousos lunares da Apollo.
NASA/Goddard/Universidade do Arizona e NASA/Robert Markowitz
Como astrônomo que estuda como os planetas se formam em torno de estrelas distantes, fiquei entusiasmado ao ver a transmissão daquela amostra de Bennu descendo para o deserto de Utah – e com um pouco de inveja. Aqueles de nós que estudam sistemas solares jovens e distantes não podem enviar naves espaciais robóticas para observá-los mais de perto, muito menos recolher uma amostra para análise laboratorial. Em vez disso, confiamos em observações remotas.
Mas o que os astrónomos podem medir utilizando telescópios não é o que realmente queremos saber – em vez disso, calculamos as propriedades que estamos interessados em estudar, observando e interpretando propriedades aparentes à distância.
Ferramentas dos astrônomos
Os asteróides são como fósseis – são compostos de material rochoso proveniente da formação e evolução inicial de um sistema solar e são preservados quase inalterados. É assim que as amostras imaculadas de Bennu ajudarão os astrônomos a aprender sobre a formação do nosso sistema solar.
Nas últimas décadas, os astrónomos aprenderam que discos de gás e poeira, chamados discos protoplanetários, orbitam estrelas jovens. A observação destes discos – localizados muitos anos-luz fora do nosso sistema solar – pode ajudar os astrónomos a compreender o processo inicial de formação planetária, mas estão demasiado distantes para enviar uma missão de recolha de amostras como a OSIRIS-REx para medir directamente o que é a poeira e os asteróides nestes discos. os sistemas são feitos.
NASA, ESA, ESO, STScI, ALMA, S. Andrews (CfA), Bill Saxton (NRAO, AUI, NSF), T. Stolker (ALMA)
Tudo o que astrônomos como eu podem fazer é observar remotamente essas regiões distantes do universo, usando telescópios aqui na Terra ou em órbita próxima à Terra. Mas mesmo com ferramentas e técnicas limitadas, ainda conseguimos aprender um pouco sobre elas.
Distância e luminosidade
Os sistemas protoplanetários mais próximos estão a algumas centenas de anos-luz do Sol, mas não podemos medir diretamente distâncias tão grandes. Em vez disso, temos de determinar a distância indirectamente utilizando medições precisas de paralaxe – pequenas mudanças na posição aparente da estrela causadas pela nossa mudança de perspectiva à medida que a Terra orbita o Sol.
Uma vez conhecidas as suas distâncias à Terra, podemos determinar outra propriedade física essencial dos discos protoplanetários: as suas luminosidades e as luminosidades das suas estrelas.
A luminosidade é a potência de saída de um objeto medida em watts. A luminosidade de uma estrela como o nosso Sol está na casa das centenas de trilhões de trilhões de watts. Tal como a luz solar influencia o clima e a química das atmosferas planetárias no nosso sistema solar, a luminosidade de uma estrela jovem afecta directamente o material no seu disco protoplanetário. A luminosidade pode alterar o tamanho e a composição das partículas de poeira que mais tarde formarão asteróides e núcleos planetários.
Mas o brilho não indica diretamente a luminosidade. O brilho medido de uma estrela ou de qualquer objeto luminoso diminui com o quadrado da sua distância de nós. Medimos o brilho aparente de uma estrela, ou quão brilhante ela parece em uma imagem digital, e então calculamos sua luminosidade a partir desse brilho observado e da distância da estrela.
Cor e temperatura
A luminosidade também depende da temperatura – objetos mais quentes são geralmente mais luminosos – mas não podemos medir diretamente as temperaturas de sistemas distantes. Os astrónomos determinam a temperatura utilizando medições precisas da cor aparente de uma estrela e do gás e poeira que orbitam no seu disco de formação planetária.
As imagens coloridas de objetos celestes que você vê em observatórios como os telescópios espaciais Hubble ou James Webb são composições de múltiplas imagens obtidas por meio de uma série de filtros coloridos.
Equipe de produção da NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO
Para os astrônomos, as cores são números que descrevem o brilho de um objeto em um determinado comprimento de onda em comparação com seu brilho em outro comprimento de onda. Objetos mais quentes emitem mais luz azul em relação à luz vermelha, então sua cor parece mais azul e o número correspondente é menor. Os astrônomos medem as cores com ainda mais detalhes, passando a luz das estrelas através de um pequeno prisma instalado na câmera do telescópio. Este prisma dispersa a luz em um espectro.
O espectro de luz de uma estrela e do material circundante não é um arco-íris de cores suave. Características claras e escuras nítidas nos espectros indicam a presença e abundância relativa de átomos, moléculas e até minerais. Esses elementos químicos emitem ou absorvem luz em combinações de cores únicas e reconhecíveis.
Medição e interpretação
Você consegue ver um tema surgindo? Os astrônomos podem medir apenas algumas propriedades aparentes: brilho, cor, posição no céu, forma, tamanho angular e como cada uma delas muda com o tempo. Estas são as mesmas propriedades que cada um de nós mede com os nossos sentidos para navegar no ambiente que nos rodeia na vida quotidiana. Eles não são nada exóticos ou especiais.
E, no entanto, tudo o que os astrónomos sabem sobre sistemas solares distantes e a sua formação derivamos de medições destas propriedades aparentes familiares e pouco notáveis. As descrições ricas e detalhadas que esperamos na astronomia e na astrofísica vêm da aplicação do nosso conhecimento da química e da física a essas medições.
A chegada da amostra de Bennu é emocionante porque é “real”. Nos próximos meses e anos, os cientistas irão examinar esta poeira para informar os nossos estudos não só de asteróides e poeira interplanetária, mas também de poeira interestelar em sistemas solares mais distantes. Estou ansioso para ver o que esses novos detalhes nos ensinarão sobre a poeira cósmica, alguns dos principais blocos de construção dos planetas em todos os lugares.
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