Acervo textual da Revista AstroNova
Edição 35 — páginas 41 a 54
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Assuntos identificados: cometa, cometas, astronomia, núcleo, halley, solar, programa, missão, sistema, projeto.
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42 varia entre algumas dezenas de metros a dezenas de quilômetros, porém a coma alcança milhares e, dependendo, até alguns milhões de quilômetros em torno do nú- cleo. Devido à pressão de radiação e o vento solar, a coma é dispersa for- mando a enorme cauda caracte- rística dos cometas. Como a água constitui até 90% do material vo- látil presente na coma e na cauda, as moléculas de água sofrem dois processos de destruição: fotodis- sociação, que é um processo foto- químico; e fotoionização, causado pelas partículas do vento solar. Embora seja muito grande, ao passar pela órbita de Marte (cer- ca de 1,5 UA do Sol) o vento solar aumenta de intensidade de modo que ocorre um aumento da cauda devido à formação de íons, poden- do alcançar a extensão de 1 UA ou mais! A coma e a cauda tornam-se visí- veis por dois processos. Um é a reflexão da luz solar pela poeira dispersada nestas duas regiões, outro é o brilho gerado no proces- so de ionização dos voláteis. A abertura da cauda dos cometas ocorre porque a poeira e o gás for- mam caudas separadas entre si e que apontam para direções ligei- ramente diferentes. Enquanto a cauda de poeira é deixada para Cauda iônica (tipo I) à esquerda e mais azulada e cauda de poeira (tipo II) à direita e mais difusa. Cometa Neowise, 19/julho/2020. Foto tirada no Deserto de Gobi, Região da Mongólia Interior, China. Foto de Zixuan Lin. trás seguindo a direção da órbita do cometa, formando muitas ve- zes uma cauda curva, a cauda de gases ionizados sempre aponta no sentido contrário ao Sol, pois sen- do um gás fortemente ionizado, é mais afetado pelo vento solar. Es- tas caudas recebem a denomina- ção de tipo I para cauda formada por gases ionizados e tipo II para caudas formadas de poeira. Em alguns casos extremos, pode ocorrer um aquecimento desigual no núcleo, havendo uma região muito mais aquecida que outra na
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43 aproximação solar de modo que pode ocorrer a emissão de gases na forma de um gêiser, ocasionan- do a rotação do núcleo cometário. Com essa rotação, surgem ten- sões em determinadas regiões do núcleo que podem causar a frag- mentação do núcleo. Tipos de cometas A partir da segunda metade do século XVIII ocorreu um aumento significativo de astrônomos volta- dos à busca de cometas. Conco- mitante às descobertas de gran- des cometas, o desenvolvimento de telescópios permitiu o avista- mento de cometas que não eram observáveis a olho nu. E, nos ca- sos em que os cometas encontra- dos eram vistos quase ao mes- mo tempo, com diferença de dias (evento que se tornou comum no século XIX após a invenção do te- légrafo) haviam muitas disputas para nomear o cometa (em geral, e até hoje, há cometas com nomes dos seus descobridores). Porém, a União Internacional de Astrono- mia não podia registrar os come- tas apenas por seus nomes, pois poderiam ocorrer redundâncias. Por exemplo, se houvessem dois cometas distintos descobertos por dois astrônomos de sobre- nome Smith (sobrenome comum na língua inglesa), como seria di- ferenciá-los? E outra coisa impor- tante, chamar um cometa pelo seu nome não nos fornece infor- mações importantes sobre ele. Então, foi preciso criar uma codi- ficação que fosse simples e forne- cesse informações fundamentais sobre o cometa. Assim, foram criadas 4 categorias baseadas na periodicidade e na órbita: Cometas periódicos: São come- tas que possuem período orbital menor ou igual a 200 anos ou que já foi observado em mais de uma única passagem de periélio (pon- to da órbita mais próxima ao Sol). Recebem o código P, exemplos: 1P/Halley, P/2014 L2 (Neowise), P/2016 WM48 (Lemmon). Muitos cometas recebem o nome de seu descobridor, mas em alguns ca- sos, recebem o nome de quem cal- culou suas órbitas: 2P/Encke, 27P/ Crommelin. Cometas não-periódicos: São denominados em inglês de near parabollic comets, ou seja, come- tas com órbita próxima à parabó- lica. Como o nome diz, apresen- tam órbitas elípticas com valores tão altos de excentricidade (acima de 0,98) que a curva da órbita no periélio é muito próxima de uma parábola, apresentando periodi- cidades na ordem de milhares a até milhões de anos. Estes come- tas são provenientes da nuvem de Oort, uma região do Sistema So- lar entre 10000 e 50000 UA. São os cometas mais complicados de se calcular seus parâmetros orbi- tais porque sendo órbitas de lon- go prazo, os desvios causados por pequenas perturbações gravita- cionais acumulam-se ao longo do tempo, podendo o cometa não ter mais uma órbita elíptica e sim pa- rabólica ou hiperbólica. Recebem o código C, exemplos (com nome e a periodicidade): C/1965 S1-B (Ikeya-Seki, 1060 anos), C/1952 Q1 (Harrington, 8210 anos), C/1996 Q1 (Tabur, 22000 anos), C/2017 D2 (Barros, 51000 anos), C/1910 A1 (Grande cometa de 1910, 4.142.890 anos!). E há cometas com periodicidades maiores! Cometas de órbitas hiperbóli- cas: Existem duas possibilidades de origem deste cometas. Uma é a nuvem de Oort, que envolve todo o Sistema Solar e não ape- nas o plano onde este se encontra (como acontece com o Cinturão de Kuiper). A outra possibilidade é que alguns destes cometas pos- sam ter origem interestelar, ou seja, podem ser provenientes de outros sistemas solares. Em am- bas estas possibilidades, o come- ta pode chegar no Sistema Solar não só pelo plano da eclíptica (o plano médio onde ficam as órbi- tas de Mercúrio até Netuno) mas também acima ou abaixo deste plano. Como a trajetória destes cometas nas proximidades do Sis- tema Solar interno é hiperbólica, o cometa passará apenas uma vez no periélio e, com o Sol atuando
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44 como um estilingue gravitacional, é enviado para fora do Sistema Solar, exceto se ocorrer alguma interação gravitacional que alte- re a trajetória. Recebem o código X quando não se tem uma órbita bem calculada, no caso de come- tas históricos, e quando se tem da- dos confiáveis sobre a órbita, são codificados com a letra C. Para es- tes cometas não se define periodi- cidade, apenas a data do periélio, exemplos (com nome, se houver, e data de periélio): X/-2287 (2288 AEC), X/-341 (Aristóteles, 341 AEC), C/-43 K1 (Cometa de César, 25/05/43 AEC), X/-5 E1 (05/05/05 AEC), X/1106 C1 (Grande cometa de 1106, 10/02/1106), X/1987 A2 (McNaught-Hartley, 01/01/1987). Quanto ao cometa X/-5 E1, alguns pesquisadores de Arqueoastro- nomia citam que pode ter sido este cometa que influenciou o re- gistro da Estrela de Belém. Cometas perdidos: São come- tas que foram descobertos e que deixaram de ser observados pou- co tempo após sua passagem pelo periélio. Um cometa pode ser perdido por vários motivos: perturbação orbital causada pe- los gigantes gasosos (Júpiter, por exemplo) que pode ejetar o co- meta para fora do Sistema Solar, perda total dos materiais voláteis tornando-se um cometa extinto muito parecido com um asteróide e a desintegração total do cometa durante a passagem pelo periélio ou em outros pontos de sua órbi- ta. Recebem o código D, exemplos (com nome, data de periélio e data da última observação): D/1770 L1 (Lexell, 14/08/1770, 03/10/1770), D/1894 F1 (Denning, 09/02/1894, 05/06/1894), D/1977 C1 (Skiff- -Kosai, 03/08/1976, 12/03/1977), D/1978 R1 (Haneda-Campos, 09/10/1978, 29/11/1978). Há um caso interessante de um come- ta que tinha órbita e periodicida- de definidas e desapareceu, pos- sivelmente por sua destruição. O cometa Biela foi visto pela primei- ra vez em 1772, registrado como periódico em 1826 pelo astrôno- mo alemão Wilhelm von Biela e em setembro de 1852, logo após pas- sar pelo periélio, foi observado se dividindo em dois e desapareceu, O Cinturão de asteróides e o cinturão de Kuiper estão no mesmo plano do Sistema Solar. A Nuvem de Oort envolve o Sistema Solar acima e abaixo do plano da eclíptica. é muito provável que foi desinte- grado por completo. Outras letras também são usadas na classificação, I é aplicado a ob- jetos interestelares que possuem uma órbita fortemente hiperbó- lica, exemplos: 1I/2017 U1 Ou- muamua e 2I/2019 Q4 Borisov. E a letra A é usada para um objeto que foi erroneamente identifica- do como um cometa, entretanto foi verificado posteriormente não possuir atividade cometária. Armada Halley Desde o final da década de 70 e o início da década de 80 eram pla- nejadas missões para aproxima- ção com o cometa Halley, que teria sua maior aproximação do Sol em
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45 1986. Assim, várias agências espa- ciais coordenaram esforços para o envio de sondas que se aproxi- massem do cometa Halley. Esse esforço levou a construção de 5 sondas espaciais que ficaram co- nhecidas como Armada Halley. As sondas construídas para alcançar o cometa foram as japonesas Saki- gake e Suisei, a europeia Giotto e as soviéticas Vega 1 e Vega 2. As sondas japonesas Sakigake e Suisei eram idênticas e diferiam apenas nos aparelhos que leva- vam. A sonda Sakigake, pioneira em japonês, foi construída pela Agência Nacional de Desenvolvi- mento Espacial do Japão, que na época era denominada NASDA. Foi a primeira sonda interplane- tária (ou seja, que não orbitaria em torno da Terra) construída por um país que não fosse os EUA ou a URSS. Lançada em 8 de janeiro de 1985 por um foguete M-3SII-1 do Centro Espacial de Kagoshima transportava um medidor de es- pectro de plasma, medidor de íons do vento solar e um medidor de in- tensidade do campo magnético in- terplanetário. A sonda Suisei, cometa em japo- nês, foi construída pelo Instituto de Ciências Espaciais e Astronáuti- cas, ISAS, que existe até hoje, mas com a criação da JAXA teve novas atribuições. Lançada pelo mesmo foguete e no mesmo centro de lançamento no dia 18 de agosto de 1985 tinha um sistema de pro- cessamento de imagens para ima- gens em ultravioleta e um siste- ma de medição de intensidade do vento solar. Ambas as sondas foram constru- ídas para testar as tecnologias ja- ponesas para missões em espaço profundo: comunicações via rá- dio, controle de voo espacial e ob- tenção de dados científicos. A aproximação máxima da Saki- gake com o Halley ocorreu no dia 11 de março de 1986, a 7 milhões de quilômetros do cometa e da Suisei ocorreu em 8 de março de 1986, a 152.400 km do cometa, ob- tendo imagens em UV do núcleo e da cauda. A sonda Giotto, construída pela Agência Espacial Europeia (ESA) para estudar o cometa Halley, re- cebeu este nome em homenagem ao pintor renascentista citado no começo deste artigo. Quando esta missão foi planejada, no início dos anos 80, esperava-se a participa- ção conjunta da NASA, porém os EUA estavam passando por um governo de contenção de despe- sas, de modo que essa coopera- ção não ocorreu. Assim, a Giotto foi construída para levar 10 instrumentos científicos para a análise e obtenção de ima- gens coloridas do cometa. Dentre os instrumentos, destacam-se o sistema detector de impacto de poeira, para medir o tamanho, a massa e analisar a natureza quí- mica das partículas presentes na cauda do cometa, um compara- As sondas Sakigake e Suisei eram idênticas, a diferença estava nos instrumentos que carregavam.
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46 dor de íons para avaliar a propor- ção entre os íons do vento solar e os íons da cauda do cometa e um sistema de captação de imagens com a melhor definição possível da época. Foi lançada pelo foguete Ariane 1 em 2 de julho de 1985 a partir da base de Kourou na Guiana France- sa. A máxima aproximação com o cometa ocorreu em 13 de março de 1986 a apenas 596 km de seu núcleo. Na época do projeto da missão, acreditava-se que a son- da não estaria operacional após passar tão próxima do núcleo de- vido aos impactos das partícu- las em velocidade muito alta. No entanto, ao se afastar do núcleo, a sonda estava funcionando nor- malmente o que levou à intercep- tação de outro cometa posterior, o Grigg-Skjellerup. A partir dos dados obtidos pela Giotto, verificou-se que o núcleo do Halley tem 15 km de extensão por 7 a 10 km de largura. Somente 10% de sua superfície é ativa, ou seja, apresenta emissão de volá- teis. Sua idade é de aproximada- mente 4,5 bilhões de anos (pro- vavelmente formado na nebulosa planetária que originou o Sistema Solar). Do material ejetado tem- -se a seguinte proporção: 80% de água, 10% de monóxido de carbo- no, 2,5% de uma mistura de meta- no e amônia e 7,5% é composto de hidrocarbonetos, ferro e traços de Foto do núcleo do cometa Halley feita pela sonda Giotto em sua maior aproximação de 596 km. sódio. A superfície do núcleo é rica em carbono. As soviéticas Vega 1 e Vega 2 ti- nham esse nome porque eram uma missão dupla, mas não ti- nham nada a ver com a estrela Vega. O nome é uma junção das palavras Venera, nome do planeta Vênus em russo, e Gallei, que é as- sim que se pronuncia o nome Hal- ley em russo. Estas sondas praticamente idênti- cas entre si passariam por Vênus para ganhar velocidade para al- cançar o cometa e aproveitariam a viagem para deixar sondas de pouso e um balão para pesquisas na atmosfera venusiana. A principal construtora da missão foi a União Soviética, fornecendo o foguete de lançamento e a son- da. Os instrumentos científicos embarcados foram desenvolvidos na maior cooperação espacial até aquele momento reunindo os se- guintes países: Áustria, Bulgária, França, Hungria, Polônia, Repúbli- ca Democrática Alemã, República Federal da Alemanha (que eram duas nações distintas) e Tchecos- lováquia (Chéquia e Eslováquia eram uma nação unida na épo- ca), sendo que a França e a Alema- nha Federal já eram membros da ESA, de modo que estas duas na- ções estavam envolvidas em dois projetos espaciais ao mesmo tem- po: Giotto e Vega. Concomitante às contribuições tecnológicas, foi acordado com a URSS o comparti- lhamento dos dados obtidos pelas Vega com os institutos de pesqui- sas destas nações.
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47 Os lançamentos foram no Cosmó- dromo de Baikonur nos dias 15 e 21 de dezembro de 1984, para a Vega 1 e Vega 2, respectivamente. O foguete utilizado nos dois lan- çamentos foi o Proton 8K82K (se você quiser saber mais detalhes sobre as sondas Vega em Vênus, leia a edição nº 13 da Revista As- troNova). Em relação ao cometa Halley, a maior aproximação da Vega 1 ocorreu em 6 de março de 1986, a 8890 km do núcleo, e da Vega 2 ocorreu em 9 de março de 1986, a 8030 km do núcleo. Em ambas as sondas, logo após a máxima apro- ximação transcorreram 3 horas de intensa atividade de análise. Medidas de parâmetros físicos do núcleo como dimensões, formato, temperatura, propriedades da su- perfície e estrutura e dinâmica da coma, composição do gás nas pro- ximidades do núcleo, composição e distribuição da massa de poei- ra em função da distância ao nú- cleo e interação do cometa com o vento solar retornaram extensivas quantidades de dados. Além dis- so, as duas sondas retornaram um total de 1500 imagens fotográficas do cometa Halley. Algumas semanas após o encon- tro com o cometa, as sondas Vega foram desativadas e hoje encon- tram-se em órbita heliocêntrica. Núcleo do cometa Halley, imagem obtida pela sonda Vega 2. Missão Rosetta A missão Rosetta foi desenvol- vida pela ESA e foi uma das mis- sões contemporâneas de outras desenvolvidas pela NASA para o estudo de cometas. Porém, con- forme o projeto desta missão, o objetivo iria além de apenas uma passagem por algum cometa, a meta era ter duas sondas, uma que orbitasse um cometa e outra que pousasse na superfície do nú- cleo. O cometa escolhido para ser ana- lisado foi o 67P/Churyumov-Ge- rasimenko, descoberto em 1969 pelos astrônomos soviéticos Klim Ivanovych Churyumov e Svetlana Ivanovna Gerasimenko. Este co- meta tem origem no cinturão de Kuiper com uma periodicidade de 6,45 anos. Lançada em um foguete Ariane 5 no dia 2 de março de 2004 a par- tir de Kourou, Guiana Francesa, a missão Rosetta era composta de um orbitador com o mesmo nome da missão e uma sonda de pouso denominada Philae. Durante 10 anos a sonda permaneceu desli- gada, mantendo apenas o siste- ma de comunicação com a Terra em stand-by. Com a aproximação do cometa, foi reativada em 7 de maio de 2014, iniciando os pro- cedimentos para entrar em órbi- ta em torno do núcleo do cometa. Em 6 de agosto de 2014, a Rosetta
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48 torna-se a primeira sonda a orbi- tar um cometa. Até então, as son- das tinham apenas sobrevoado o núcleo. Após o mapeamento so- bre possibilidade de local de pou- so, a sonda Philae faz um pouso suave na superfície do cometa em 12 de novembro de 2014. Como a gravidade na superfície do cometa é muito fraca, a son- da ao pousar poderia ser rebati- da pela superfície e ser lançada de volta para o espaço (como uma bola quicando). Assim, o sistema de pouso da Philae utilizava dois arpões para conseguir se fixar na superfície. Porém os arpões não funcionaram como o esperado e a Philae acabou alojada na som- bra de um tipo de ravina. Inicia- va-se então uma corrida contra o tempo, estando numa região do cometa sem acesso à luz solar, o tempo de operação da bateria da Philae deveria ser utilizado para todas as análises possíveis. Enquanto conseguiu operar, a Phi- lae enviou muitos dados e a pri- meira imagem da superfície de um cometa. A orbitadora Rosetta per- maneceu funcionando até setem- bro de 2016, quando impactou na superfície do cometa. Dentre as descobertas realizadas, está a do campo magnético gera- do pelo núcleo do cometa, mes- mo com pouca intensidade, apre- senta uma oscilação em intervalos de 20 a 25 segundos. Foi verifica- do também que a água presen- te no núcleo tem uma proporção isotópica entre deutério e hidro- gênio diferente da água na Terra (o que diminui a possibilidade de origem cometária da água da Ter- ra). Também foram obtidos mais detalhes do mecanismo de fotoio- nização do vapor de água forman- do a coma. É importante frisar que entre a Ar- mada Halley e o pouso da Philae, existiram outras missões que tam- bém tinham como meta a análise de núcleos cometários. A lista a seguir cita alguns cometas, a mis- são e o ano em que foi realizada a aproximação: - 19P/Borrely (Deep Space, 2001) - 81P/Wild 2 (Stardust, 2004) - 9P/Tempel 1 (Deep Impact, 2005) - 103P/Hartley 2 (Deep Impact/ EPOXI, 2010) O futuro... E chegamos ao fim desta aventura pelos cometas. Vimos que os co- metas são observados desde os primeiros tempos da humanidade e sempre nos fascinaram de dife- rentes formas ao longo do tempo. Hoje, conseguimos pousar uma nave na superfície de um come- ta e encontrar muitas respostas, mas ainda há muitas perguntas Detalhe da superfície do cometa Churyumov-Gerasimenko.
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49 PARA SABER MAIS: a serem feitas. Atualmente, exis- tem missões planejadas para as- teroides. Uma é a missão da ESA ainda sem nome que pretende en- viar uma sonda para pouso em um cometa de longo período. Outra é a missão da CNSA denominada Zheng He, planejada para alcan- çar o cometa 133P. Certamente, vamos ter muitas respostas e novas questões vão surgir. De modo que agora os co- metas nos fascinam não apenas por sua aparição no céu, mas tam- bém pelo conhecimento que ad- quirimos no seu estudo. Fotos dos núcleos de cometa visitados por uma espaçonave. A literatura sobre cometas está mais fundamentada em artigos científi cos publicados em revistas especializadas. Entretanto, há livros de divulgação científi ca que nos trazem muitas informações sobre o assunto. Cometa, de Carl Sagan e Ann Druyan Introdução aos Cometas, de Ronaldo Rogério de Freitas Mourão Rosetta: a notável história do explorador europeu de cometas Site da UFRGS com informações didáticas sobre cometas: www. if.ufrgs.br/ast/solar/portug/comet.htm Rafael Cândido Jr. é graduado e mestre em Engenharia Química (USP). Integra o grupo de astronomia Arcturus, da UFABC.
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51 Projeto Céu Profundo twitter.com/CeuProfundo youtube.com/ceuprofundo instagram.com/ceuprofundo
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