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Ensino de Astronomia no ABC
ASTEROIDES, COMETAS E FORMAÇÃO DO SISTEMA
SOLAR
Profª Fernanda Siniscalchi
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Hipótese moderna: sugerida e desenvolvida por
René Descartes, Immanuel Kant e Pierre-Simon
de Laplace
Nebulosa Solar: grande nuvem rotante de gás
entrou em colapso. Início da contração ->
aceleração do colapso devido à força
gravitacional da nuvem atuando em si mesma
Formação do Sistema Solar
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A Nebulosa Solar já possuía 2% de elementos
mais pesados que H e He (de outras estrelas)
Devido à conservação do momento angular, a
rotação da nuvem aumentava e a massa de gás
rotante assumia uma forma discoidal, com uma
concentração no centro (daria origem ao Sol)
O material do disco daria origem aos planetas
Formação do Sistema Solar
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Formação do Sistema Solar
Disco de acreção (similar aos anéis de Saturno)
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Resfriamento da nuvem -> apenas o proto-sol
manteve a temperatura alta
O material se condensou rapidamente devido ao
resfriamento e originou os planetesimais, corpos
de até 1km formados por forças de coesão
No disco protoplanetar, a composição dos
corpos dependia da distância até o centro
Formação do Sistema Solar
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Interior: temperaturas altas, material rochoso se
condensou, poucos planetesimais
Exterior: temperaturas baixas, materiais voláteis
podiam se condensar, muitos planetesimais
rochosos e gelosos
Linha de congelamento: fronteira entre as
regiões (~5UA do Sol, T~150K)
Formação do Sistema Solar
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Formação do Sistema Solar
Planetesimais, concepção artística Linha de congelamento
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A atração gravitacional entre os planetesimais
acarretou na formação dos protoplanetas
Disco interior: protoplanetas rochosos, massa
baixa (poucos planetesimais), não conseguiram
atrair e acumular atmosferas (formadas depois
por vulcanismo, vento solar e/ou trazidas por
asteroides/cometas/planetesimais)
Formação do Sistema Solar
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Formação do Sistema Solar
Protoplanetas, concepção artística
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Colisões resultaram na nossa Lua e nas
inclinações dos eixos rotacionais dos planetas
Disco exterior: protoplanetas rochosos e gelosos
de massa alta (muitos planetesimais)
Conseguiram atrair e acumular atmosferas ->
gigantes gelosos ou até atmosferas massivas ->
gigantes gasosos
Formação do Sistema Solar
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Em torno dos planetas gigantes, formaram-se
algumas luas da mesma forma que os planetas
O disco era mais denso na região de Júpiter ->
acumulou a maior massa
Cinturão de Asteroides: região onde os
planetesimais rochosos não conseguiram formar
um planeta grande
Formação do Sistema Solar
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Mais para o exterior, o gelo podia ser integrado
mais facilmente nos asteroides (explica as
posições dos vários tipos de asteroides)
Região mais exterior aos protoplanetas gigantes,
a densidade era menor, os planetesimais gelosos
formaram alguns corpos menores -> Cinturão de
Kuiper
Formação do Sistema Solar
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Formação do Sistema Solar
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Formação do Sistema Solar
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Por interações viscosas e de maré com o disco
de acreção e os planetesimais, Júpiter migrou
mais para dentro e Saturno, Urano e Netuno
migraram mais para fora do disco
No caminho, os planetas gigantes capturaram
alguns planetesimais (luas menores) e
defletiram outros para dentro ou fora do disco
Formação do Sistema Solar
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Os planetesimais defletidos para dentro caíram
para dentro dos planetas e luas (crateras de
impacto)
Os defletidos para fora formaram a Nuvem de
Oort ou foram expelidos do Sistema Solar
No caminho para fora, Netuno capturou alguns
objetos do Cinturão de Kuiper
Formação do Sistema Solar
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Satélites Naturais: objetos celestes que orbitam
objetos bem maiores. Ex: luas dos planetas e
dos planetas anões; planetas anões orbitando
estrelas, galáxias anãs orbitando galáxias
maiores
Planetas Anões: são uma categoria acima dos
asteroides, por serem maiores e terem
características semelhantes aos planetas
Satélites e Planetas Anões
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Asteroides: corpos rochosos, normalmente no
Sistema Solar interior (até a órbita de Júpiter)
Objetos TransNetunianos (TNOs): corpos gelosos
depois de Netuno (Cinturão de Kuiper ou Nuvem
de Oort). Não são cometas nem planetas anões
Cometas: objetos gelosos que às vezes chegam
perto do Sol (e criam caudas nessa ocasião)
Corpos Menores do Sistema Solar
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Corpos Menores do Sistema Solar
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A maior parte dos asteroides se encontra no
Cinturão de Asteroides, mas alguns possuem
outras órbitas:
- Troianos compartilham a órbita de Júpiter, 60°
atrás ou à frente do planeta. Os da frentes são
chamados, às vezes, de Gregos
- Centauros orbitam entre os planetas externos
Asteroides
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Asteroides
Cinza: troianos, verde: centauros
Posições dos Troianos e Gregos
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Amors, Apollos e Atens orbitam o Sistema Solar
interno e podem cruzar as órbitas dos planetas
internos.
Hipótese de que os asteroides do cinturão
sofreram perturbações causadas por Júpiter
Famílias Hirayama: consistem de fragmentos de
corpos maiores destruídos em colisões (hipótese)
Asteroides
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Classificados segundo as suas composições:
Tipo S: 2 a 3.5UA do Sol. Silicatos ricos em ferro e
magnésio, pouco voláteis, avermelhados, albedos
moderados
Tipo M: 2 a 3.5UA do Sol. Ferro e níquel,
avermelhados, albedos moderados
Asteroides
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Asteroides
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Tipo C: 2 a 4 AU. Compostos carbonáceos, muitos
contêm água, albedos baixos
Tipo P: 3 a 5 AU, compostos orgânicos,
avermelhados, albedos baixos
Tipo D: similar aos tipo P, mais vermelhos e um
pouco mais longe do Sol, a maioria dos Troianos
são tipo D
Asteroides
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Quanto mais longe do Sol, mais água e outros
voláteis (assim como os planetas e luas)
Dica sobre a formação do Sistema Solar.
Asteroides
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Em 2014, foram descobertos anéis em torno de
10199 Chariklo (um centauro), por ocultação
estelar. A origem dos anéis não é muito clara.
Asteroides
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1I/2017 U1 (Oumuamua): primeiro objeto
interestelar conhecido a passar pelo Sistema
Solar (perto do Sol), em 2017.
Foi classificado, inicialmente, como cometa,
depois foi reclassificado como asteroide e,
finalmente, como primeiro de uma nova classe
de objetos interestelares.
Asteroides
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Asteroides
Trajetória de Oumuamua
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Meteoroides: matéria no espaço interplanetário
muito pequeno para ser chamado de asteroide
ou cometa e em rota de colisão com a Terra.
Meteoro: quando os meteoroides se queimam
na atmosfera, conhecido como estrela cadente.
Meteorito: se resta algo chegando ao chão.
Meteoroides, Meteoros e Meteoritos
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Ocorrem quando a Terra cruza a trilha de
detritos deixados por um cometa.
Chuvas de Meteoros
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Chuvas de Meteoros
Chuvas de meteoros mais importantes
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Têm idades de ~4.5 bilhões de anos e são
amostras de matéria dos primórdios do Sistema
Solar, embora em muitos casos as propriedades
deles tenham sido modificadas por processos
térmicos-metamórficos.
Ajudaram muito no estudo da formação e
evolução do Sistema Solar.
Meteoritos
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Grupos: Rochosos, Ferrosos Rochosos, Ferrosos.
- Rochosos - ~94% dos meteoritos conhecidos:
- Condritos: ~86 %. Contêm côndrulos, peq.
partículas redondas compostas na maioria
por silicatos. Parecem ter se formado como
objetos flutuando livremente no espaço.
Alguns contêm material orgânico.
Meteoritos
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- Acondritos: ~8 %. Não contêm côndrulos,
são formados pelo derretimento e
recristalização. Vêm de crostas de
planetesimais, asteróides, ou de corpos
maiores (a Lua, Marte).
Meteoritos
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Meteoritos
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- Ferrosos (sideritos) ~5 %. Constituídos por ligas
metálicas de Fe e Ni e quantias secundárias de
carbono, enxofre, e fósforo. Maioria pode ter se
formado nos núcleos de planetesimais
derretidos
Meteoritos
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- Ferrosos rochosos (siderólitos), ~1 %,
constituídos por mistura de minerais silicáticos e
liga metálica (Fe + Ni). Parcialmente formados
nas zonas de fronteira entre os núcleos e crostas
de planetesimais.
Meteoritos
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Meteoritos
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Meteoritos
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O meteorito de Bendegó, um siderito, foi
encontrado em 1784 perto do riacho de mesmo
nome, na Bahia.
É o maior meteorito já encontrado no Brasil e o
16°maior do mundo.
Alguns Meteoritos Conhecidos
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Alguns Meteoritos Conhecidos
Meteorito de Bendegó
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O meteorito de Murchison, um condrito
carbonáceo, caiu em 1969 na Austrália.
Contém mais de 92 aminoácidos!
Alguns Meteoritos Conhecidos
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Na manhã do dia 15/02/2013, era esperada a
passagem de um asteroide próximo à Terra, que
caiu perto de Челябинск (Chelyabinsk), na
Rússia. Um meteorito de 17 a 20 metros de
diâmetro e 11 mil toneladas. Gerou uma onda
de choque que feriu mais de 1200 pessoas e
danificou centenas de residências.
Alguns Meteoritos Conhecidos
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O evento de Тунгуска (Tunguska), na Sibéria
(1908), foi uma explosão gigantesca (~mil vezes
a da bomba de Hiroshima) que derrubou 80
milhões de árvores em uma área de 2150 mil
km². É o maior corpo celeste que já atingiu a
Terra na história registrada.
Alguns Meteoritos Conhecidos
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Alguns Meteoritos Conhecidos
Árvores derrubadas em Tunguska
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A teoria mais aceita sobre a extinção Cretáceo-
Paleogeno, há ~65 milhões de anos, é o impacto
de um meteorito de ~10Km de diâmetro. Esse
evento levou a grandes mudanças climáticas,
extinguindo os dinossauros. A provável cratera
fica em Chicxulub, no México. É um cratera de
180 km de diâmetro descoberta em 1978.
A Extinção dos Dinossauros
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Near Earth Objects (NEO, objetos próximos à
Terra) são corpos celestes como cometas e
asteroides, cujas órbitas se encontram perto da
órbita do nosso planeta.
Os Potentially Hazardous Asteroids (PHAs
asteróides potencialmente perigosos) são os que
possuem maior risco de colidir com a Terra.
Meteoritos
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Meteoritos
A Escala de Torino
categoriza os NEO
pelo risco de um
impacto com a
Terra e os possíveis
danos que eles
causariam.
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Corpos gelosos com órbitas além de Netuno.
Distribuídos em 2 regiões:
- Cinturão de Kuiper, de 30 a 100 AU do Sol,
originam os cometas de curto período.
- A hipotética Nuvem de Oort, entre 300 e
100'000 AU do Sol, repositório de cometas de
longo período.
Objetos Transnetunianos
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Descoberto em 1930 por Clyde Tombaugh na
procura por um nono planeta.
Foi batizado o nono planeta.
Semi-eixo maior da órbita: 39.5 AU
Período orbital: 246 anos terrestres
- Período rotacional: 6.4 dias terr. (retrógrado)
Plutão
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Foram encontrados 5 satélites naturais (luas) de
Plutão: Caronte (Charon), Nix, Hidra (Hydra),
Cérbero (Kerberos), Estige (Styx)
Plutão
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Propriedades não muito típicas para um planeta:
- Órbita muito mais inclinada, 17° com a
eclíptica, e elíptica, e = 0.25, que as dos outros
planetas, e que cruza a órbita de Netuno, em
ressonância 3:2 com o período orbital de
Netuno.
Plutão
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- Raio e massa baixos de 0.18 R⨁ e 0.002 M⨁
- Composição química similar a TNOs e a Tritão,
mas não aos planetas.
- Em 2005 foi descoberto um TNO com
tamanho aproximado de Plutão, Éris. =>
Conflito
Plutão
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Plutão
Órbita de Plutão
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Em 2006, a União Astronômica Internacional
(IAU) estabeleceu 3 critérios para planetas:
1. Orbitar uma estrela, i. e. o Sol.
2. Massa alta o suficiente para ter forma esférica
pela gravitação própria.
3. Ter “esvaziado” a vizinhança da órbita.
Plutão
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Plutão não satisfaz critério 3:
Reclassificado junto com Éris para planeta anão,
ou plutoide (objeto que satisfaz 1 e 2, mas não
3), ou objeto transnetuniano ou objeto da
Cintura de Kuiper.
Plutinos são TNOs em ressonância 3:2 com
Netuno.
Plutão
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Pequenos TNOs compostos por gelo (água,
metano, amônia e dióxido de carbono), poeira,
às vezes material orgânico e/ou um núcleo
rochoso => “Bolas de gelo sujo” que se
aventuram no Sistema Solar interior.
Formam caudas de até 1 AU de comprimento
quando passam pelo Sistema Solar interior.
Cometas
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Quando o cometa se aproxima do Sol (< 5 AU),
o gelo sublima, formando um coma de gás
evaporado e poeira em torno do núcleo sólido.
Ainda se forma um halo de hidrogênio em torno
do coma.
O gás é parcialmente ionizado pela radiação
solar.
Cometas
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A radiação do vento solar empurra a poeira para
longe do Sol, formando a cauda de poeira.
O campo magnético e o vento solar empurram o
gás ionizado, formando a cauda de íons.
A(s) cauda(s) está(o) sempre voltada(s) para o
lado contrário do Sol.
Cometas
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Cometas
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Quando o cometa sai de perto do Sol, a cauda
some (mas o cometa pode voltar algum dia).
Cometas
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Há cometas periódicos :
- de curto período (< 200 anos) como Halley,
que volta a cada 76 anos, vindos da Cintura de
Kuiper.
- de longo período (> 200 anos, até mais de 1
mio. anos), vindos da Nuvem de Oort.
Cometas
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Há teorias, de que estes (de longo período) são
defletidos rumo ao Sol por estrelas passando
perto do limite do Sistema Solar.
Cometas não-periódicos: vão para fora do
Sistema Solar.
Cometas
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Cometas
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No passado, cometas colidiram frequentemente
com planetas, luas e asteroides. Trouxeram pelo
menos metade da água dos oceanos na Terra.
Moléculas orgânicas: cometas ou meteoritos
podem ter trazido os elementos precursores da
vida ou mesmo os primeiros elementos vivos
para a Terra. -> (neo)panspermia
Cometas
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Hale-Bopp: 19 meses de visibilidade (recorde) a
partir de 23/07/1995, muito brilhante por ser
grande, só volta em 2400 anos
Swift-Tuttle: passou em 1862 e 1992, deixa uma
trilha de detritos que causa a chuva de meteores
das Perseidas. Já foi suspeito de poder se chocar
com a Terra algum dia
Cometas mais conhecidos
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Cometas mais conhecidos
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Hyakutake: passou perto da Terra em 1996, uma
das caudas mais compridas já observadas.
Não volta por pelo menos 14'000 anos
Halley: Cometa periódico com período de 76
anos, seus detritos causam a chuva de meteoros
das Orionidas. Volta em 2061
Cometas mais conhecidos
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Shoemaker-Levy 9: conhecido por ter se
chocado com Júpiter, forneceu informações
sobre a composição do planeta gigante
Cometas mais conhecidos
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1991: 951 Gaspra, primeiro asteroide visitado
por uma sonda (Galileo)
1993: 243 Ida, 1º asteroide com satélite natural
(Dactyl) visitado por uma sonda (Galileo).
2001: 1º pouso em asteroide (433 Eros, sonda
NEAR Shoemaker)
2014: 1º pouso em cometa, sonda Rosetta.
Missões Espaciais
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Observação de Corpos Menores
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Observação de Corpos Menores
Comparação entre as magnitudes dos cometas e planetas
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CARROL, B. W.; OSTILE, D. A. An Introduction to Modern Astrophysics (2nd editon), editora Pearson / Addison Wesley, 2007
National Aeronautics and Space Administration. Disponível em: <https://www.nasa.gov/>
OLIVEIRA, K; SARAIVA, M. F. Astronomia e Astrofísica, ed. Livraria da Física, 2014
WESTERA, P. W., Corpos Menores, Origem e Evolução do Sistema Solar. Noções de Astronomia e Cosmologia
Referências