90377 SEDNA
90377 Sedna é um objeto transnetuniano descoberto em
2003, que atualmente está cerca de três vezes mais longe do Sol que Netuno. Sua
órbita é extremamente excêntrica, com um afélio de cerca de 960 UA (32 vezes a
distância de Netuno), tornando-o um dos objetos mais distantes conhecidos no
Sistema Solar além de cometas de longo período.
Sedna é quase certamente um planeta anão, porém a União
Astronômica Internacional ainda não o designou formalmente como tal. Mesmo com
aproximadamente dois terços do tamanho de Plutão, sua distância do Sol
dificulta a determinação de sua forma, então não se sabe se está em equilíbrio
hidrostático. Análises espectroscópicas revelaram que a composição da
superfície de Sedna é parecida à de outros objetos transnetunianos, sendo
principalmente uma mistura de gelo de água, metano e nitrogênio com tolinas.
Sua superfície é uma das mais vermelhas no Sistema Solar.
A órbita extrema de Sedna, com um período orbital de
cerca de 11 400 anos e um perélio de 76 UA, tem criado muitas teorias sobre sua
origem. O Minor Planet Center classifica Sedna como um objeto do disco
disperso, um grupo de objetos enviados a órbitas alongados pela influência
gravitacional de Netuno. No entanto, essa classificação tem sido contestada,
uma vez que Sedna nunca chega perto de Netuno para ter sido afetado pelo
planeta, o que levou alguns astrônomos a acreditarem que ele é o primeiro
membro conhecido da parte interna da nuvem de Oort. Outros especulam que Sedna
foi colocado em sua órbita atual por uma estrela, possivelmente do aglomerado
em que o Sol nasceu, ou até mesmo que foi capturado de outro sistema
planetário. Outra hipótese sugere que sua órbita pode ser a evidência de um
grande planeta além da órbita de Netuno. O astrônomo Michael E. Brown, o
co-descobridor de Sedna e dos planetas anões Éris, Haumea e Makemake, acredita
que Sedna é cientificamente o objeto transnetuniano mais importante já
descoberto, pois o entendimento de sua órbita anormal provavelmente vai
fornecer informações valiosas sobre a origem e evolução do Sistema Solar.
DESCOBERTA E NOMEAÇÃO
Sedna foi descoberto por Mike Brown (Caltech), Chad
Trujillo (Observatório Gemini) e David Rabinowitz (Universidade Yale) em 14 de
novembro de 2003, recebendo a designação provisória 2003 VB12. A descoberta foi
parte de uma pesquisa começada em 2001 com o telescópio Samuel Oschin no
Observatório Palomar, situado perto de San Diego, Califórnia. Nesse dia, um
objeto foi visto se movendo 4,6 segundos de arco em 3,1 horas, indicando que
ele estava a cerca de 100 UA. Outras observações em novembro e dezembro de 2003
com o telescópio SMARTS no Observatório de Cerro Tololo no Chile e com o
telescópio Tenagra IV no Observatório W. M. Keck no Havaí revelaram que o
objeto estava se movendo em uma órbita distante e excêntrica. Mais tarde o
objeto foi descoberto em imagens precovery feitas pelo telescópio Samuel Oschin
assim como no arquivo do Near Earth Asteroid Tracking. Essas imagens expandiram
o arco orbital conhecido e permitiram calcular sua órbita com mais precisão.
"A nossa mais recente descoberta é o lugar mais frio
e distante conhecido no Sistema Solar," disse Mike Brown em seu site,
"então nós achamos apropriado nomeá-lo em homenagem a Sedna, a deusa
inuíte do mar, que segundo a mitologia vive no fundo do Oceano Ártico."
Brown também sugeriu ao Minor Planet Center que outros objetos descobertos na
região orbital de Sedna deveriam ser nomeados também a partir de entidades das
mitologias árticas. A equipe anunciou o nome "Sedna" antes mesmo do
objeto ser numerado oficialmente. Brian Marsden, o diretor do Minor Planet
Center, disse que isso era uma violação de protocolo, e que alguns membros da
UAI poderiam votar contra o nome. No entanto, não houve oposição, e nenhum nome
concorrente foi sugerido. O nome foi aceito formalmente em setembro de 2004, e
foi anunciado que, em casos parecidos de descoberta extraordinária, iria ser
possível nomear um corpo antes de ele ser oficialmente numerado.
ÓRBITA E ROTAÇÃO
Sedna possui um dos maiores períodos orbitais dentre todos
os objetos conhecidos no Sistema Solar, calculado em cerca de 11 400 anos,
menor apenas que o de cometas e alguns corpos menores. Sua órbita é
extremamente excêntrica, com um afélio estimado em 937 UA e um perélio de cerca
de 76 UA, o perélio mais distante já observado para qualquer objeto do Sistema
Solar. Na época de sua descoberta ele estava se aproximando do perélio, a 89,6
UA do Sol, e era o objeto mais distante já observado. Em 2005 Éris foi
detectado pela mesma pesquisa a 97 UA. Embora a órbita de alguns cometas de
longo período se estendam mais longe que a de Sedna, eles são muito pouco
brilhantes para serem descobertos, exceto ao se aproximarem do perélio no
Sistema Solar interno. Mesmo quando Sedna alcançar o perélio na metade de 2076,
o Sol iria aparecer apenas como uma estrela muito brilhante no seu céu, somente
cem vezes mais brilhante que a Lua cheia na Terra, e muito distante para ser
visível como um disco a olho nu.
Quando foi descoberto, acreditava-se que Sedna tinha um
período de rotação anormalmente grande (20 a 50 dias). Inicialmente
especulava-se que Sedna tinha um grande companheiro binário, similar à lua de
Plutão Caronte, o que explicaria o grande período de rotação. Uma busca por um
satélite pelo Telescópio Espacial Hubble em março de 2004 não achou nada, e
medições subsequentes feitas pelo telescópio MMT sugerem um período de rotação
muito menor de cerca de 10 horas, o que é típico para um corpo do tamanho de
Sedna.
CARACTERÍSTICA FÍSICAS
Sedna tem uma magnitude absoluta (H) de 1,6, e possui um
albedo estimado entre 0,16 e 0,30, dando assim um diâmetro entre 1 200 e 1 600
km. Na época de sua descoberta ele era o maior objeto achado no Sistema Solar
desde Plutão em 1930. Mike Brown e sua equipe acreditam que ele é o quinto
maior objeto transnetuniano conhecido depois de Éris, Plutão, Makemake e
Haumea. Em 2004, os descobridores colocaram um limite superior de 1 800 km em
seu diâmetro, mas em 2007 o valor foi revisto para 1 600 km, após observações
com o Telescópio Espacial Spitzer. Como Sedna não tem luas, determinar sua
massa é difícil, porém ele provavelmente está na faixa de 1,8–4,3 x 1021 kg.
Observações pelo telescópio SMARTS mostram que na luz
visível Sedna é um dos objetos mais vermelhos do Sistema Solar, quase tão
vermelho quanto Marte. Chad Trujillo e sua equipe sugeriram que a cor escura e
vermelha de Sedna é causada por um revestimento de lodo de hidrocarboneto (ou
tolina) na superfície, formado a partir de compostos orgânicos mais simples
submetidos à radiação ultravioleta por muito tempo. A superfície é homogênea em
cor e espectro; isso pode ser porque Sedna, ao contrário de objetos mais
próximos do Sol, raramente recebe impactos de outros corpos, o que iria expor
brilhantes manchas de gelo fresco como em 8405 Asbolus. Sedna e outros dois
objetos distantes ((87269) 2000 OO67 e 2006 SQ372) compartilham suas cores com
objetos clássicos do cinturão de Kuiper e o centauro 5145 Pholus, sugerindo uma
região de origem similar.
Trujillo e sua equipe colocaram como limites superiores,
na composição da superfície de Sedna, 60% de gelo de metano e 70% de gelo de
água. A presença de metano também apoia a presença de tolinas na superfície de
Sedna, pois elas são produzidas por irradiação de metano. Barucci e sua equipe
compararam o espectro de Sedna com o de Tritão e detectaram fracas bandas de
absorção de gelo de metano e nitrogênio. Com essas observações, eles sugeriram
o seguinte modelo da superfície: 24% de tolinas como as de Tritão, 7% de
carbono amorfo, 10% de nitrogênio, 26% de metanol e 33% de metano. A detecção
de gelo de metano e água foi confirmada em 2006 por análises fotométricas
feitas pelo Telescópio Espacial Spitzer no infravermelho médio. A presença de
nitrogênio na superfície sugere que, mesmo por pouco tempo, Sedna pode possuir
uma atmosfera. Em um período de 200 anos perto do perélio a temperatura máxima
em Sedna deve ser de 35,6 K (−237,6 °C), a temperatura mínima de sublimação de
N2 (de sólido para gasoso). A 38 K a pressão de vapor do N2 seria de 14
microbar. No entanto, seu gradiente espectral vermelho indica altas
concentrações de material orgânico em sua superfície, e suas fracas bandas de
absorção de metano indicam que o metano em Sedna é antigo, e não
recém-depositado. Isso significa que Sedna é muito frio para o metano evaporar
de sua superfície e então cair de novo como neve, como acontece em Tritão e
provavelmente em Plutão.
Modelos de aquecimento interno através de decaimento
radioativo sugerem que Sedna pode ser capaz de suportar um oceano subterrâneo
de água líquida.
ORIGEM
No artigo em que foi anunciada a descoberta de Sedna,
Mike Brown e sua equipe descreveram-no como o primeiro corpo conhecido que
pertence à nuvem de Oort, a nuvem hipotética de cometas situada a cerca de um
ano-luz do Sol. Eles notaram que, ao contrário de objetos do disco disperso
como Éris, o perélio de Sedna (76 UA) é muito distante para que ele tenha sido
influenciado pela gravidade de Netuno. No entanto, como Sedna está bem mais
próximo do Sol que um objeto da nuvem de Oort, e tem uma inclinação parecida à
dos planetas e do cinturão de Kuiper, eles descreveram o planetoide como um
"objeto da nuvem de Oort interna", situada no disco entre o cinturão
de Kuiper e a parte esférica da nuvem.
Se Sedna formou-se em sua posição atual, o disco
protoplanetário do Sol deve ter tido um raio de mais de 11 bilhões de km. Sua
órbita inicial deve ter sido circular, caso contrário sua formação por acreção
de corpos menores não seria possível, pois a grande velocidade relativa entre
os corpos não iria permitir o processo. Portanto, Sedna deve ter sido levado a
sua órbita excêntrica atual por interação gravitacional com outro corpo. Brown
e sua equipe sugeriram três possíveis candidatos para o corpo perturbador: um
planeta distante desconhecido depois do cinturão de Kuiper, um estrela
independente passando perto do Sistema Solar, ou uma das jovens estrelas do
aglomerado em que o Sol se formou.
Comparação de Sedna com a Terra e outros grandes objetos
transnetunianos (todos em escala).
Mike Brown e sua equipe preferem a hipótese em que Sedna
foi colocado em sua órbita atual por uma estrela do aglomerado em que o Sol
nasceu, argumentando que o afélio de Sedna de cerca de 1 000 UA, que é
relativamente pequeno comparado com o de cometas de longo período, não é
distante o suficiente para ter sido afetado por uma estrela em suas distâncias
atuais do Sol. Eles propõem que a órbita de Sedna é melhor explicada por o Sol
ter se formado em um aglomerado aberto de várias estrelas que gradualmente foi
se desfazendo. Essa hipótese também é apoiada por Alessandro Morbidelli e Scott
J. Kenyon. Simulações de computador feitas por Julio A. Fernandez e Adrian
Brunini sugerem que várias passagens por estrelas jovens em um aglomerado assim
iria deixar muitos objetos com órbitas excêntricas. Um estudo por
Morbidelli e Hal Levison sugere que a melhor explicação para a órbita de Sedna
é que ele foi perturbado por uma passagem próxima (aproximadamente 800 UA) de
outra estrela nos primeiros 100 milhões de anos da existência do Sistema Solar.
A hipótese do planeta transnetuniano tem sido defendida por
diversos astrônomos, como Gomes e Patryk Lykawka. Um cenário envolve
perturbações na órbita de Sedna por um corpo de tamanho planetário na nuvem de
Oort interna. Simulações mostram que os parâmetros orbitais de Sedna poderiam
ser explicados com um objeto da massa de Netuno a 2 000 AU (ou menos), da massa
de Júpiter a 5 000 UA, e até mesmo da massa da Terra a 1 000 UA.Patryk Lykawka
sugere que a órbita de Sedna pode ter sido causada por um corpo do tamanho da
Terra, enviado por Netuno para a região transnetuniana no início da evolução do
Sistema Solar e atualmente em uma órbita alongada entre 80 e 170 UA do Sol. As
diversas pesquisas por Mike Brown não detectaram qualquer objeto do tamanho da
Terra até uma distância de cerca de 100 UA. No entanto, é possível que esse
objeto tenha sido ejetado do Sistema Solar após a formação dos objetos da nuvem
de Oort interna.
Também foi sugerido que a órbita de Sedna é o resultado
da influência gravitacional de uma estrela binária companheira do Sol, a milhares
de UA de distância. Uma estrela hipotética assim é Nêmesis, uma pequena estrela
no Sistema Solar que foi proposta para explicar a suposta periodicidade de
eventos de extinção em massa na Terra por cometas, os impactos na Lua, e os
elementos orbitais comuns de vários cometas de longo período. No entanto, nenhuma evidência de Nêmesis foi
encontrada por enquanto, e muitos astrônomos questionam sua existência. John J. Matese e Daniel P. Whitmire, grandes proponentes da possibilidade de uma
segunda estrela no Sistema Solar, sugeriram que um objeto com cinco vezes a
massa de Júpiter localizado a cerca de 7 850 UA do Sol poderia produzir uma
órbita como a de Sedna.
Morbidelli e Kenyon também sugeriram que Sedna não se
originou no Sistema Solar, mas foi capturado pelo Sol de um sistema planetário
extrassolar, especificamente o de uma anã marrom cerca de 20 vezes menos
massiva que o Sol.
POPULAÇÃO
A órbita elíptica de Sedna significa que a chance de sua
detecção era de aproximadamente 1 em 80, sugerindo que, a menos que sua
descoberta tenha sido por acaso, deve haver outros 40–120 objetos do tamanho de
Sedna em sua região. Outro objeto, 2000 CR105, tem uma órbita similar porém
menos excêntrica: um perélio de 44,3 UA, um afélio de 394 UA, e um período
orbital de 3 240 anos. Ele pode ter sido afetado pelos mesmos processos que
Sedna.
Cada um dos mecanismos propostos para a órbita extrema de
Sedna deixaria uma marca distinta na estrutura e dinâmica de populações mais
amplas. Se um planeta transnetuniano foi responsável, todos os objetos na
região orbital de Sedna teriam um perélio parecido (~80 UA). Se Sedna foi
capturado de um outro sistema planetário que girava na mesmo direção do Sistema
Solar, todos os objetos da população de Sedna iriam possuir inclinações
relativamente baixas e semieixos maiores entre 100 e 500 UA. Se ele girava na
direção oposta, duas populações iriam se formar, uma com inclinações baixas e
outra com inclinações altas. Interações gravitacionais com estrelas que
passassem pelo Sistema Solar iriam produzir uma variedade de perélios e
inclinações, cada um dependendo no número e ângulo de tais encontros.
Descobrir mais objetos dessa população poderia ajudar a
determinar qual cenário é o mais provável. "Para mim Sedna é um registro
fóssil do Sistema Solar inicial", disse Brown em 2006.
"Eventualmente, quando outros fósseis forem encontrados, Sedna vai ajudar
a nos contar como o Sol se formou e determinar o número de estrelas próximas ao
Sol quando ele se formou." Uma pesquisa de 2007–2008 por Brown, Rabinowitz
e Megan Schwamb tentou localizar outros membros da população hipotética de
Sedna. Embora a pesquisa tenha sido sensível a movimentos a até 1 0000 UA e
tenha descoberto o candidato a planeta anão 2007 OR10, ela não detectou outros
corpos com órbitas parecidas à de Sedna. Simulações subsequentes incorporando
os novos dados sugeriram que cerca de 40 objetos do tamanho de Sedna devem
existir na região.
