Em um ano (talvez dois), o Observatório Vera C. Rubin no Chile se tornará operacional e iniciará sua Pesquisa de Legado de Espaço e Tempo (LSST) de 10 anos. Usando seu espelho de 8,4 metros (27 pés) e câmera de 3.2 gigapixels, este observatório deve coletar 500 petabytes de imagens e dados. Também abordará algumas das questões mais urgentes sobre a estrutura e evolução do universo e tudo o que nele existe.
Um dos aspectos altamente esperados do LSST é como ele permitirá que os astrônomos localizem e rastreiem objetos interestelares (ISOs), que se tornaram de particular interesse desde que ‘Oumuamua voou pelo nosso sistema em 2017. De acordo com um estudo recente feito por uma equipe da Universidade de Chicago e do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), o Observatório Rubin detectará cerca de 50 objetos durante sua missão de 10 anos, muitos dos quais poderemos estudar de perto usando missões de encontro.
O artigo que descreve suas descobertas, que está sendo revisado para publicação no Planetary Science Journal, foi liderado por Devin Hoover, um pesquisador do Departamento de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Chicago. Ele foi acompanhado por Darryl Seligman, um TC Chamberlin Postdoctoral Fellow com o Departamento de Ciências Geofísicas da Universidade de Chicago; e Matthew Payne, um cientista pesquisador SAO do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
Desde que a humanidade teve seu primeiro vislumbre de um objeto interestelar em 19 de outubro de 2017, os astrônomos contemplaram a possibilidade de se encontrar com futuros visitantes. Além disso, o modo como ele desafiava a classificação rapidamente levou à compreensão de que esse objeto foi o primeiro de seu tipo a ser observado.
Isso gerou muitas especulações sobre o que poderia ser, com possibilidades que vão desde um iceberg de hidrogênio, um pedaço de um corpo parecido com Plutão, um “tufo de poeira” interestelar e até mesmo uma vela solar extraterrestre. Independentemente de sua verdadeira natureza, a mera existência do ‘Oumuamua confirmou que os ISOs são estatisticamente significativas em nossa galáxia, o que foi reforçado pela detecção de uma segunda ISO (2I / Borisov) quase dois anos depois.
Objetos interestelares representam os blocos de construção e sobras do processo de formação de planetas em sistemas extra-solares. Assim como os cometas e asteroides no sistema solar nos disseram mais sobre sua formação do que os próprios planetas, objetos interestelares nos dirão mais sobre a formação de planetas e estrelas do que exoplanetas e estrelas. Como esses objetos estão passando pelo sistema solar, podemos obter informações sobre a construção blocos de planetas extra-solares sem viajar para outros sistemas planetários.
Por essas razões, a comunidade astronômica está ansiosa pela descoberta de mais objetos interestelares. Vários estudos já mostraram como novos instrumentos detectarão vários desses objetos por ano, o que permitirá aos astrônomos restringir as propriedades desse tipo de objeto e determinar como ‘Oumuamua e 2I / Borisov se encaixam na população geral.
Por exemplo, os pesquisadores indicaram que o Observatório Vera C. Rubin detectará vários ISOs por ano assim que o LSST começar. Da mesma forma, existem propostas para missões de interceptação rápida capazes de encontrar alguns desses objetos. Para determinar quantos objetos seriam detectáveis e alcançáveis, Hoover e seus colegas executaram uma série de simulações de computador que geraram uma população inteira de ISOs entrando no sistema solar.
A densidade numérica dos objetos foi baseada no que a detecção do ‘Oumuamua e do 2I / Borisov implicava – isto é, 10^26 em nossa galáxia, e um passando pelo sistema solar interno a qualquer momento. Para ver qual seria detectável pelo LSST, disse Hoover, eles desenvolveram três critérios de detectabilidade:
“Em primeiro lugar, o ISO deve ter uma magnitude aparente mínima abaixo de 24; em outras palavras, deve ser brilhante o suficiente para ser observado pelo LSST. Em segundo lugar, o ISO deve atingir uma altitude acima de +30 graus; em outras palavras, deve ser alto o suficiente no céu … Finalmente, o sol deve estar a uma altitude abaixo de -18 graus; em outras palavras, o sol está abaixo do horizonte para tornar o céu suficientemente escuro no momento da observação. O segundo e terceiro critérios garantem que ISOs detectáveis estão significativamente distantes do sol no céu. ”
Se qualquer ISO passando pelo sistema solar interno satisfizer todos os três critérios em qualquer ponto ao longo de sua trajetória (coincidente com a campanha de observação de 10 anos do LSST), então ele foi considerado detectável. Eles descobriram que cerca de 20% das ISOs em sua população simulada seriam detectáveis pelo LSST e alcançáveis usando uma missão de encontro ISO dedicada. Isso equivale a cerca de um ISO sendo alcançável por ano entre 2022 / 23–2032 / 33.
Olhando para o futuro próximo, esses resultados permitirão aos pesquisadores desenvolver estratégias de observação que irão maximizar a probabilidade de detectar ISOs e ajudar a determinar quais futuras missões de encontro são viáveis. Hoover diz: “Especificamente, 1.69% dos ISOs em nossa amostra são detectáveis e alcançáveis por uma missão de encontro com 30 km / s de delta-v. Exigimos ambos os critérios porque conhecemos apenas as trajetórias dos ISOs detectados, tornando isso possível para enviar missões de interceptação a eles. Isso, é claro, depende da descoberta de mais ISOs. À medida que a comunidade astronômica aprimora suas capacidades de detecção, iremos sondar um número muito maior de ISOs, permitindo-nos escolher entre uma gama mais ampla de alvos para uma missão de encontro. ”
No momento, há duas missões em desenvolvimento – a missão Comet Interceptor da ESA e o conceito NASA BRIDGE – ambas consideradas neste estudo por Hoover e seus colegas. Como Hoover indicou, essas missões terão um delta-v de 15 km / s (54.000 km / h; 33.554 mph) e 2 km / s (7.200 km / h; 4.474 mph), respectivamente. Isso fica aquém dos requisitos delta-v especificados em seu estudo, o que reduz consideravelmente a população de ISOs alcançáveis.
Na verdade, os resultados obtidos por Hoover e seus colegas indicam que, com essas duas missões, a porcentagem de ISOs alcançáveis diminuiu para 0,471% e 0,003% de sua amostra, respectivamente. Dada a densidade do número de ISOs em sua simulação, isso equivale a cerca de 1 ISO por ano que seria detectável e alcançável com o conceito BRIDGE da NASA. No entanto, existem muitas propostas para missões de interceptação com capacidades delta-v mais altas, como velas de luz e matrizes de energia direcionada. Mesmo missões mais lentas ainda têm uma chance de fazer um encontro.
“Devido às limitações tecnológicas, as capacidades delta-v das missões atuais são limitadas, mas isso não torna impossível uma missão de encontro com uma ISO”, disse Hoover. “Dada a estimativa atual para a densidade do número de ISOs dentro do sistema solar , ~ 100 estão dentro da esfera de 5 UA a qualquer momento. Dado o tempo que leva para um ISO típico cruzar a esfera de 5 UA, calculamos que o LSST deve detectar ~ 10 alvos alcançáveis para BRIDGE em sua campanha de observação de 10 anos. Assim, eu não descartaria a possibilidade de missões de interceptação delta-v baixas. ”
Olhando para o futuro, os resultados deste estudo serão de uso considerável para astrônomos e agências espaciais. Além de oferecer estimativas atualizadas sobre quantas ISOs serão detectáveis em breve, esses resultados também permitirão aos pesquisadores desenvolver estratégias de observação que maximizem a probabilidade de detectar ISOs. Além disso, eles enfatizam a necessidade de missões de interceptação dedicadas, capazes de acompanhar as ISOs que movimentam nosso sistema!
Fonte:
https://phys.org/news/2021-09-vera-rubin-observatory-interstellar-year.html
