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.