Por que nem tudo no espaço tem formato redondo?

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/09/2021

O formato gerado pela simulação bate precisamente com o formato dos asteroides, mostrando que as teorias aceitas até agora estavam incorretas.
[Imagem: OIST]

Asteroides em formato de diamante

Conforme os corpos celestes crescem, eles rapidamente assumem o formato tendendo ao esférico que vemos nos planetas e estrelas, e temos algumas boas teorias para justificar isso.

Para os asteroides bem pequenos, não é difícil aceitar que eles têm seus formatos irregulares ou porque não cresceram o suficiente, ou porque são pedaços de corpos maiores que colidiram. Mas também há asteroides grandes, e só recentemente começamos a enviar sondas espaciais até eles para descobrir seus formatos reais, já que eles estão longe demais e brilham muito pouco para conseguirmos imagens com telescópios com resolução suficiente para delinear seu formato.

Assim, quando a sonda Hayabusa visitou o asteroide Ryugu para coletar amostras, e quando a sonda OSIRIS-REx fotografou o asteroide Bennu no passado, os astrônomos ficaram coçando a cabeça: Por que esses dois corpos celestes têm formato de diamante?

As dimensões dos dois estão numa faixa limite da teoria que explica o arredondamento dos planetoides, planetas e estrelas, mas como podemos explicar que um corpo celeste não seja nem irregular e nem arredondado, mas especificamente diamondoide?

Um trio de pesquisadores da Universidade de Okinawa, no Japão, acaba de encontrar a resposta.

Ninguém entendia até agora como um material granular poderia se aglomerar no formato diamondoide.
[Imagem: Tapan Sabuwala et al. - 10.1007/s10035-021-01152-z]

Material granular

Tapan Sabuwala e seus colegas criaram uma simulação de computador para verificar como um corpo celeste se desenvolve até atingir o tamanho do Ryugu e do Bennu para tentar entender seus formatos.

"Modelos anteriores atribuíram essas formas de diamante às forças causadas pela rotação, o que resultou no material sendo conduzido dos pólos para o equador. Mas, quando os asteroides foram simulados usando esses modelos, a forma acabou achatada ou assimétrica, em vez de diamante, então sabíamos que algo não estava certo [com os modelos]," explicou Sabuwala.

Partindo dos primeiros princípios, eles usaram então um modelo físico granular simples, projetado para explicar o fluxo e a aglomeração de materiais como areia e açúcar.

"Descobrimos que esses modelos [anteriores] careciam de um ingrediente chave, a deposição de material. E um modelo físico granular simples, normalmente usado para a deposição de grãos como areia ou açúcar, consegue prever a forma observada," contou o pesquisador.

Imagine despejar areia ou açúcar em um funil: Uma variedade de forças diferentes agindo em nosso ambiente garantirá que o material granular forme uma pilha cônica - é possível calcular com precisão a forma da pilha com base nas diferentes forças que atuam sobre os grãos. Acontece que, quando falamos de um asteroide, a gravidade opera de forma muito diferente do que na superfície de uma mesa aqui na Terra.

Quando os pesquisadores levaram a gravidade em conta, descrevendo sua intensidade, variação e comportamento, o simulador parou de gerar cones e mostrou formas de diamante com muita precisão. Além disso, a força centrífuga, causada pela rotação, diminui perto dos pólos dos asteroides, ajudando mais material se acumular ali, reforçando o aspecto mais elevado do equador.

Os dois asteroides em formato de diamante visitados recentemente por duas sondas espaciais. O quadro em Bennu mostra a seção simulada na imagem anterior.
[Imagem: Tapan Sabuwala et al. - 10.1007/s10035-021-01152-z]

Diamante desde o princípio

Os resultados deste trabalho destronam a explicação dada pelos cientistas até agora: Sem saber como uma pilha de material poderia crescer para atingir o formato de diamante, eles defendiam que o asteroide era maior e esférico, e então se desgastou de alguma forma.

O que a nova simulação mostra é que o acúmulo de detritos faz com que a forma de diamante se delineie muito cedo na formação do asteroide, com qualquer remodelagem subsequente por impacto ou desgaste sendo mínima. Além disso, a noção de que as formas de diamante foram moldadas durante os estágios iniciais da formação do asteroide, embora em desacordo com os modelos anteriores, é consistente com as observações.

"Usamos conceitos simples de como os grãos fluem para explicar como esses asteroides assumiram suas formas curiosas," disse o professor Pinaki Chakraborty. "Que ideias simples possam iluminar problemas complexos é, para nós, talvez o aspecto mais encantador deste trabalho."

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