Um corpo muito pequeno, longe do Sol, num reino exterior gelado do Sistema Solar, desenvolveu misteriosamente uma atmosfera – e os cientistas estão perplexos sobre como e porquê isto aconteceu.
Uma possibilidade é que a atmosfera tenha sido produzida através do criovulcanismo, ou basicamente de vulcões de gelo. Outra ideia é que a atmosfera pode estar relacionada com um impacto, mas, nesse caso, o impacto deve ter acontecido há relativamente pouco tempo, uma vez que uma atmosfera tão fina vazaria para o espaço e desapareceria dentro de mil anos.
Além disso, (612533) 2002 XV93 é significativamente menor que Plutão, tendo cerca de 310 milhas (500 quilômetros) de diâmetro em comparação com o diâmetro de Plutão de 1.477 milhas (2.377 quilômetros).
Plutão é massivo o suficiente para reter uma fina atmosfera, conhecida como exosfera, quando está próximo do periélio (o ponto mais próximo do Sol em sua órbita elíptica). Também retém alguns gelos, como nitrogênio molecular, metano e monóxido de carbono, que podem sublimar em gases. À medida que Plutão começa a se afastar do Sol ao longo de sua órbita de 248 anos, esses gases gradualmente congelam novamente na superfície.
No entanto, nenhum outro objeto no Cinturão de Kuiper ou além possuiu uma exosfera, embora liberação de metano foi detectado no planeta anão companheiro de Plutão, Makemake. Os astrônomos japoneses, profissionais e amadores, que participaram de uma série de observações de (612533) 2002 XV93 ao ocultar – ou passar na frente de – uma estrela em 10 de janeiro de 2024, também não esperava encontrar uma atmosfera.
Se um objeto como (612533) 2002 XV93 estivessem realmente sem ar, então a estrela desapareceria instantaneamente quando o objeto passasse na frente dela do nosso ponto de vista. Porém, não foi isso que aconteceu.
Da Terra, ocultações estelares deste tipo podem ser vistas ao longo de faixas muito estreitas na superfície do nosso planeta. Ao posicionar observadores ao longo das bordas dessa faixa, é possível determinar o tamanho e a forma do corpo ocultador.
Para tanto, uma equipe formada por astrônomos profissionais e amadores, liderada por Ko Arimatsu do Observatório Astronômico Ishigakijima do Observatório Astronômico Nacional do Japão (NAOJ), observou (612533) 2002 XV93A ocultação de uma estrela de magnitude 15 em 10 de janeiro de 2024 em quatro locais de observação diferentes no Japão. (A magnitude de uma estrela explica o quão brilhante ela é; a magnitude da lua, por exemplo, é de cerca de -12, então uma estrela de magnitude 15 é bastante fraca.)
Os telescópios que a equipe usou incluíam o telescópio profissional de 3,4 pés (1,05 metros) do Observatório Kiso, administrado pela Universidade de Tóquio, e telescópios amadores de 200 mm e 250 mm (aproximadamente 8 e 10 polegadas) armados com câmeras CMOS, que são sensíveis o suficiente para detectar a luz da estrela desaparecendo gradualmente antes de desaparecer atrás do membro do objeto ocultante. Isso só aconteceria se houvesse uma atmosfera para atenuar ou refratar a luz das estrelas.
A exosfera é bastante fina, atingindo uma pressão superficial entre 100 e 200 nanobares, que é 5 milhões a 10 milhões de vezes mais fina do que Atmosfera da Terra. Para colocar a exosfera em (612533) 2002 XV93 num contexto mais amplo, a fina atmosfera de Plutão tem uma pressão superficial média de 10 milibares.
Qual é a atmosfera de (612533) 2002 XV93 é feito é incerto. Tal como é o caso de Plutão, seria de esperar uma atmosfera rica em azoto com vestígios de metano e monóxido de carbono, mas observações anteriores do Telescópio Espacial James Webb não encontraram nenhuma evidência desses gelos específicos na superfície que pudessem sublimar para formar uma atmosfera. E entre 40 e 50 graus acima do zero absoluto, (612533) 2002 XV93 é frio demais para que o gelo de água e o gelo de dióxido de carbono se sublimem em vapor.
Sem nenhum desses gelos disponíveis, de onde veio a atmosfera? Arimatsu e sua equipe têm duas explicações possíveis, mas nenhuma delas está isenta de problemas.
Um cenário é que um cometário corpo impactou (612533) 2002 XV93. Os gases na atmosfera poderiam então ter vindo do impactador, mas dada a taxa de perda para o espaço na baixa gravidade, tal atmosfera seria temporária e dissipar-se-ia dentro de mil anos. Se for verdade, isso significaria que tivemos a sorte excepcional de ter observado (612533) 2002 XV93 mais ou menos na mesma época em que esse impacto presumivelmente raro aconteceu.
Uma grande coincidência ou apenas boa sorte?
Uma ideia alternativa é que os gelos que sublimaram estão abaixo da superfície e alguma forma de atividade criovulcânica os libertou. No entanto, o que poderia estar impulsionando esta atividade é desconhecido.
De qualquer forma, a existência da exosfera por volta de (612533) 2002 XV93 muda o que pensávamos saber sobre quais tipos de objetos podem sustentar uma atmosfera.
“Esta descoberta sugere que a ideia tradicional de que atmosferas globais densas se formam apenas em torno de planetas maiores deve ser revista”, disse a equipa de Arimatsu no seu artigo de investigação.
O próximo passo é tentar descobrir qual é a composição da exosfera, uma tarefa idealmente adequada ao Telescópio Espacial James Webb. O monitoramento da densidade da exosfera também oferecerá pistas. Se a densidade diminuir nos próximos anos, então a fonte da exosfera provavelmente será devido a um impacto, pois os gases estarão vazando para o espaço. Se a densidade permanecer constante, então a atmosfera provavelmente está sendo reabastecida através da liberação de gases.
As descobertas foram publicadas em 4 de maio em Astronomia da Natureza.
