Pesquisadores da Unesp de Rio Claro estudam a dinâmica de satélites no contexto da migração planetária
(Canal Rio Claro) A Astronomia Dinâmica é uma subdivisão da Astronomia que trata basicamente da cinemática, movimento e evolução dinâmica dos corpos celestes. Tal área também faz parte do roll de atividades desenvolvidas pela Unesp (Universidade Estadual Paulista), campus de Rio Claro. As pesquisas são conduzidas pelo setor de Astronomia Dinâmica do Programa de Pós-Graduação em Física Aplicada, vinculado ao Instituto de Geociências e Ciências Exatas (IGCE).
Ultimamente, o prof. Dr. Tadashi Yokoyama, integrante do grupo de pesquisadores em Astronomia Dinâmica, tem direcionado suas investigações para planetas e satélites dentro do contexto de migração planetária. Ele conta que os satélites Urano e Júpiter foram foco de pesquisa recente realizada em parceria com Rogério Deienno, ex-aluno do programa de pós-graduação. “Conseguimos mostrar que de fato todos os chamados satélites regulares de Urano resistem aos efeitos catastróficos da migração (Deienno et al, 2011). Aqueles ditos irregulares, em geral não suportam tais efeitos e são ejetados. No entanto, da mesma forma que são ejetados, novos outros também podem ser recapturados, uma vez que Urano participa intensamente de vários encontros próximos com outros planetas”, explica o professor.
Por outro lado, o pesquisador destaca que quando se diz que os satélites regulares resistem à migração, isso não significa que seus elementos orbitais sejam totalmente preservados. Segundo ele, devido aos encontros, algumas variações significativas se fazem notar e isso se torna problemático, principalmente se a inclinação for afetada.
Deienno concluiu neste ano investigações importantes sobre Júpiter e seus satélites em parceria com pesquisadores do Souththwest Research Institute (SWRI) de Boulder nos Estados Unidos (Deienno et al, 2014). O programa ainda tem em andamento dois projetos sobre os satélites de Urano. De acordo com Yokoyama, um deles visa explicar o abaixamento das inclinações desses satélites via mecanismos de fricção dinâmica, uma vez que efeitos de maré são ineficientes e não explicam as inclinações de certos satélites.
O segundo estudo aborda o satélite Miranda, cuja inclinação é totalmente anômala, tendo em vista que Miranda é um satélite regular. “Pretendemos explicar esta anomalia dentro do contexto de migração planetária, ao contrário de outras investigações feitas nas décadas passadas. Nossas pesquisas no sistema solar ainda tratam da dinâmica de rotação e sincronismo dos objetos achatados”, informa o docente. O programa também estuda problemas envolvendo satélites artificiais em parceria com o Inpe (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais).
Migração planetária
O professor revela que há cerca de alguns bilhões de anos o nosso sistema solar passou por marcantes e turbulentas fases. As simulações mostram que os planetas gigantes (Júpiter, Saturno, Urano e Netuno) teriam nascido de órbitas bastante compactas, sendo que os três últimos ocuparam posições muito diferentes, bem mais próximas do Sol, do que temos hoje. Além disso, estudos realizados em 2012 mostraram que ao invés de quatro planetas, teriam existido cinco ou até mesmo seis planetas gigantes.
Yokoyama explica que na primeira fase, logo após a formação dos planetas, o gás do disco estelar se dissipa, porém ainda sobra um disco remanescente, composto de muitos objetos sólidos, chamados de planetesimais, que não conseguiram se aglutinar para formar os planetas. A interação gravitacional desse disco com os planetas gigantes resulta numa complexa dinâmica de N-corpos, que origina o que chamamos hoje de migração planetária. Tal interação faz com que os três gigantes mais externos se afastem do Sol, sendo que Júpiter, ao contrário, recua levemente aproximando-se da estrela. “Se a distância radial de algum planeta à estrela varia, seu período orbital também varia. Assim, se a razão de dois períodos se torna próximo de um número racional, então temos o fenômeno de ressonância e foi isso que provavelmente deve ter ocorrido”, explica o pesquisador.
Como se sabe, o surgimento de ressonância é fonte de grandes instabilidades (caos) e isso resultou em extraordinários aumentos de semieixo (em especial os de Urano ou Netuno), quase colisões, ejeção do quinto ou sexto planeta, troca de posições entre Urano e Netuno, significativas variações de excentricidades e inclinações das órbitas etc. “As simulações numéricas ainda mostram que Urano ou Netuno, ao serem perturbados, são quase que arremessados para fora, afastando-se do Sol em direção ao disco de planetesimais. Então tal disco é quase destruído e grande parte de seus componentes é ejetado de volta em direção ao Sol. Este fenômeno resultaria no chamado bombardeamento lunar tardio que justificaria as grandes crateras hoje observadas principalmente na Lua e Marte, oriundas das colisões dos planetesimais com a Lua ou Marte”, afirma.
Um outro ponto marcante dessas instabilidades é que o quinto e o sexto planeta são ejetados preservando Júpiter, Saturno, Urano e Netuno, sendo que ao final de 100 milhões de anos, devido à fricção dinâmica, todo o sistema vai naturalmente se estabilizando e o quarteto acima vai lentamente adquirindo as posições que ocupam atualmente. “De maneira geral, a grande maioria dos satélites que vemos hoje, pelo menos os chamados regulares, são os sobreviventes primordiais de todo o caos que ocorreu durante a migração planetária. Por outro lado, algumas características dinâmicas anômalas de alguns satélites, como por exemplo a inclinação de Miranda, podem ser consequências dos efeitos induzidos pela migração planetária, daí nosso interesse em estudar tais anomalias”, conclui Tadashi Yokoyama.
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