As formas incomuns dos pequenos asteroides Dimorphos e Selam têm deixado os astrônomos perplexos por anos, mas um novo estudo finalmente explica como eles ficaram tão estranhos. Ele também sugere que essas “luas” de formato bizarro podem ser mais comuns do que os cientistas pensavam.
Binário asteroides — pares de asteroides que são essencialmente mini versões do sistema Terra-lua — são bem comuns em nossa vizinhança cósmica. Isso inclui a dupla Didymos-Dimorphos que foi a manchete NASAde 2022 Missão de Teste de Redirecionamento de Asteroide Duplo (DART). Pesquisas anteriores sugerem que esses asteroides binários se formam quando um asteroide “pai” de pilha de entulho — composto de rochas frouxamente sustentadas — gira tão rápido que perde parte de sua massa, que se aglutina no segundo asteroide satélite menor ou “lunar”.
A maioria dos asteroides lunares parecem bolas de futebol eretas e de ponta romba enquanto orbitam seus pais tipicamente em formato de topo; tais lunares são descritos como sendo “prolatos”. Mas alguns têm formas mais estranhas. Tome Dimorphos — isto é, antes do DART impactá-lo. Era um “oblato esferoide” — uma esfera espremida em seus polos e esticada ao longo de seu diafragma, como uma melancia. E minúsculo Oio satélite recentemente descoberto do asteroide Dinkinesh (também conhecido como “Dinky”), é ainda mais peculiar, consistindo de duas esferas rochosas conectadas.
As formas estranhas das pequenas luas têm intrigado astrônomos, incluindo John Wimarsson, um estudante de pós-graduação na Universidade de Berna, na Suíça, e o principal autor do novo estudo. “Nós nunca vimos tais satélites de asteroides antes e eles não podem ser explicados diretamente pelos modelos tradicionais de formação de asteroides binários”, ele disse à Live Science por e-mail.
Para entender as formas estranhas dos asteroides, Wimarsson e seus colegas — de universidades europeias e americanas — desenvolveram dois conjuntos de modelos de computador detalhados. O primeiro conjunto simulou como as formas dos asteroides pais mudariam à medida que girassem rapidamente e lançassem detritos. O segundo conjunto assumiu que os detritos formaram uma zona em forma de donut — chamada de disco de detritos — ao redor do asteroide pai. Os algoritmos então rastrearam o movimento de todos os fragmentos à medida que eles experimentaram puxões gravitacionais uns dos outros e de seus pais e colidiram para formar agregados. Os pesquisadores também consideraram dois tipos de asteroides pais, semelhantes a “patinhos de borracha” Ryugu e Didymos em tamanho e densidade.
Os resultados, Publicados online em 20 de julho no periódico Icarus, revelou que há dois fatores principais que determinam o formato final de um asteroide lunar: a força gravitacional que o asteroide-mãe exerce e a natureza das colisões que o asteroide lunar sofre com outros objetos rochosos no disco de detritos.
No entanto, outros parâmetros determinam qual desses fatores desempenha um papel maior. Um parâmetro é a densidade do asteroide pai. Asteroides mais densos, como Didymos, giram mais rápido do que os mais leves, como Ryugu, criando discos de detritos mais largos, que, por sua vez, fazem com que pequenas luas se formem mais longe do pai.
Os pesquisadores descobriram que os satélites que se formam a uma certa distância do pai geralmente adquirem formas prolatas. A essa distância, chamada limite de Roche, o pai gravidade equilibra a força interna do asteroide lunar, mantendo o formato do mesmo à medida que ele cresce lentamente ao colidir e se fundir com outros detritos.
Por outro lado, asteroides lunares que se formam além do limite de Roche adquirem formas oblatas porque estão além do controle gravitacional do asteroide pai. À medida que colidem com outros detritos rochosos co-orbitantes, eles crescem mais uniformemente do que suas contrapartes prolatas. No entanto, a maioria dos asteroides oblatos se forma muito abaixo do limite de Roche; estar muito perto faz com que as luas sejam dilaceradas pela gravidade do asteroide pai, fazendo-as perder suas formas prolatas. Essas luas têm mais probabilidade de serem moldadas em esferoides oblatos após colidir com outras luas precursoras.
O ângulo em que duas luas precursoras colidem também é importante para determinar a forma final. De acordo com Wimarsson, se os dois asteroides colidirem lado a lado para que se alinhem ao longo de seus eixos curtos, a forma resultante será mais achatada. “Se, por outro lado, os fundíssemos de ponta a ponta de modo que seus eixos mais longos estivessem alinhados, isso criaria um bilobato [two-lobed] objeto”, semelhante à pequena lua Selam, ele acrescentou.
As descobertas da equipe vão além de fornecer receitas para os formatos de Dimorphos e Selam. Considerando que quase metade de suas simulações geraram asteroides com formatos anormais, os pesquisadores acreditam que tais estranhezas podem ser mais comuns do que o estimado anteriormente. Mas como a tecnologia usada para estudar asteroides hoje é tendenciosa contra a detecção de asteroides oblatos, eles são frequentemente perdidos.
