Na maior parte da astronomia moderna, os anéis estavam associados apenas aos planetas gigantes do Sistema Solar: Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Esse quadro mudou em 2013, quando os astrónomos descobriram dois anéis densos em torno de Chariklo, um pequeno objeto com apenas 250 quilómetros de diâmetro que viaja entre Saturno e Urano, cerca de 17 vezes mais longe do Sol do que a Terra.
Agora, novas observações do Telescópio Espacial James Webb (JWST) mostram que esses anéis não são tão estáveis como os cientistas supunham. Um estudo publicado na Science Advances liderado pelo Instituto de Astrofísica da Andaluzia (IAA-CSIC) fornece a primeira evidência de que o sistema de anéis de Chariklo mudou num período de apenas alguns anos.
James Webb detectou mudanças nos anéis de Chariklo
A observação principal ocorreu em 18 de outubro de 2022, quando os pesquisadores usaram o JWST para observar Chariklo passar na frente de uma estrela distante. Este fenômeno, conhecido como ocultação estelar, permite aos astrônomos estudar objetos que são muito pequenos ou distantes para serem fotografados diretamente. À medida que Chariklo e os seus anéis passavam em frente da estrela, bloqueavam brevemente a sua luz, causando uma queda mensurável no brilho.
Os investigadores compararam os dados do JWST com observações anteriores de ocultação estelar recolhidas na última década. A comparação mostrou que os dois anéis de Chariklo mudaram de maneiras diferentes.
“Ao comparar as observações do JWST obtidas durante outras ocultações estelares na última década, descobrimos mudanças opostas nos dois anéis: enquanto o anel interno mostra uma obscuridade significativamente maior, o anel externo mostra menos obscurecimento”, explica Pablo Santos-Sanz, o investigador do IAA-CSIC que liderou o estudo.
Em outras palavras, o anel interno bloqueia agora mais luz do que antes, enquanto o anel externo bloqueia menos luz. Esse paradoxo inesperado sugere que os anéis Chariklo são estruturas ativas e em evolução, influenciadas por processos físicos que podem ser mais complexos do que os cientistas entendiam anteriormente.
Uma novidade para o Telescópio Espacial James Webb
Essa observação também foi um marco tecnológico. Esta é a primeira vez que um mistério estelar foi especificamente previsto e planeado para o JWST e depois observado com sucesso com o telescópio espacial.
Realizar a observação requer uma precisão extraordinária. Os cientistas precisavam de informações altamente precisas sobre a órbita de Chariklo, a localização da estrela de fundo e o próprio movimento do JWST no espaço.
“Conseguir isto requer conhecer com extraordinária precisão a órbita de Chariklo, a posição da estrela – graças à missão Gaia da ESA – e a trajetória do JWST em torno do ponto L2 Lagrange, uma região do espaço mais distante do Sol, a cerca de 1,5 milhões de quilómetros da Terra. O JWST segue uma órbita em torno desta região que requer correções periódicas através de manobras de manutenção de estação, “diz Yucel Kilic, pesquisador de pós-doutorado no IAA-CSIC e co-autor de o estudo.
Um raro olhar detalhado sobre anéis invisíveis
Quando ocorreu a ocultação, Chariklo se movia a uma velocidade de apenas 2,5 quilômetros por segundo em relação ao JWST. Esse movimento relativístico invulgarmente lento deu aos investigadores informações espaciais excepcionalmente detalhadas sobre a estrutura dos anéis.
A fotografia ao vivo não é uma opção. Chariklo está extremamente distante e seus anéis são tão estreitos que mesmo o JWST e os maiores telescópios terrestres não conseguem resolvê-los em uma imagem. As ocultações estelares fornecem uma solução usando uma estrela distante como luz de fundo. Cada vez que um anel passa pela estrela, a quantidade de luz da estrela é ligeiramente reduzida, permitindo aos astrónomos medir propriedades do anel que de outra forma ficariam ocultas.
Sistemas de anéis pequenos poderiam ser muito mais dinâmicos
Os cientistas geralmente consideram os anéis em torno de pequenos objetos do Sistema Solar estruturas relativamente estáveis. Chariklo fornece agora evidências de que esta suposição pode precisar ser reconsiderada.
As mudanças observadas ao longo de apenas alguns anos mostram que tais sistemas de anéis podem evoluir num tempo surpreendentemente curto.
“Os nossos resultados obrigam-nos a reconsiderar como se formam, como evoluem e que mecanismos mantêm a sua estabilidade. A capacidade de detectar estas mudanças abre uma nova janela para compreender a evolução destes sistemas e, potencialmente, para compreender a evolução de outros sistemas de anéis no Sistema Solar,” diz Santos-Sanz.
O que exatamente causa as mudanças aparentes permanece incerto. Podem representar a evolução real dentro dos anéis Chariklo, diferenças produzidas por filtros usados durante diferentes observações, ou alguma combinação dos dois.
Compreendendo como os anéis Chariklo evoluem
O Instituto de Astrofísica da Andaluzia (IAA-CSIC) dirigiu todas as principais fases da investigação, incluindo a concepção científica do projecto, a previsão da ocultação de Chariklo observada pelo JWST, a análise dos dados resultantes e a interpretação dos processos físicos envolvidos.
A equipe do IAA-CSIC também desempenhou um papel central na realização de modelagem e análise estatística dos anéis para estabelecer que as mudanças observadas são reais. Pesquisadores da Espanha, Brasil, França, Hungria e Estados Unidos colaboraram neste trabalho.
Ao mostrar que os anéis aparentemente estáveis de Chariklo podem mudar em apenas alguns anos, as observações dão aos astrónomos uma nova forma de investigar como os sistemas de anéis em torno de pequenos mundos se formam, evoluem e permanecem intactos ao longo do tempo.
