Confirmada a existência do asteroide de Tróia da Terra – pode se tornar “bases ideais” para exploração avançada do Sistema Solar

Dados do NOIRLab da NSF mostram que o asteroide troiano da Terra é o maior encontrado

O Telescópio SOAR, parte do Observatório Interamericano Cerro Tololo do NOIRLab, ajudou os astrônomos a refinar o tamanho e a órbita do maior companheiro de Tróia terrestre conhecido.

Ao escanear o céu muito perto do horizonte ao nascer do sol, o Telescópio SOAR no Chile, parte do Observatório Interamericano Cerro-Tololo, um programa do NOIRLab da NSF, ajudou os astrônomos a confirmar a existência de apenas o segundo asteróide terrestre conhecido revela que tem mais de um quilômetro de largura – cerca de três vezes maior que o primeiro.

Os astrônomos confirmaram a existência do segundo asteroide de Tróia terrestre conhecido e descobriram que é muito maior que o primeiro. Um Trojan da Terra é um asteroide que segue o mesmo caminho ao redor do Sol que a Terra, seja à frente ou atrás da Terra em sua órbita. Chamado de 2020 XL5, o asteroide foi descoberto pelo telescópio de pesquisa Pan-STARRS1 em 2020, mas os astrônomos não tinham certeza se era um Trojan da Terra. O Telescópio SOAR operado pela NOIRLab no Chile ajudou a confirmar que é um Trojan da Terra e descobriu que tem mais de um quilômetro de diâmetro – quase três vezes maior que o outro Trojan da Terra conhecido.

Usando o telescópio SOAR (Southern Astrophysical Research) de 4,1 metros em Cerro Pachón, no Chile, astrônomos liderados por Toni Santana-Ros da Universidade de Alicante e do Instituto de Ciências do Cosmos da Universidade de Barcelona observaram o asteróide recém-descoberto 2020 XL₅ para restringir sua órbita e tamanho. Seus resultados confirmam que 2020 XL₅ é um Trojan da Terra – um asteróide companheiro da Terra que orbita o Sol ao longo do mesmo caminho que o nosso planeta – e que é o maior já encontrado.

“Os trojans são objetos que compartilham uma órbita com um planeta, agrupados em torno de uma das duas áreas especiais gravitacionalmente equilibradas ao longo da órbita do planeta, conhecidas como pontos de Lagrange”.^[1] diz Cesar Briceño do NOIRLab da NSF, que é um dos autores de um artigo publicado hoje na Nature Communications relatando os resultados, e que ajudou a fazer as observações com o telescópio SOAR no Observatório Interamericano de Cerro Tololo (CTIO), um programa da NSF NOIRLab, em março de 2021.

Sabe-se que vários planetas do Sistema Solar têm asteroides troianos, mas 2020 XL₅ é apenas o segundo asteróide troiano conhecido encontrado perto da Terra.^[2]

Pontos de Lagrange são lugares no espaço onde as forças gravitacionais de dois corpos massivos, como o Sol e um planeta, se equilibram, tornando mais fácil para um objeto de baixa massa (como uma espaçonave ou um asteróide) orbitar lá. Este diagrama mostra os cinco pontos de Lagrange para o sistema Terra-Sol. (O tamanho da Terra e as distâncias na ilustração não estão em escala.) Crédito:
NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva, Agradecimentos: M. Zamani (NOIRLab da NSF)

Observações de 2020 XL₅ também foram feitas com o Telescópio de Descoberta Lowell de 4,3 metros no Observatório Lowell no Arizona e pela Estação Terrestre Óptica de 1 metro da Agência Espacial Européia em Tenerife, nas Ilhas Canárias.

Descoberto em 12 de dezembro de 2020 pelo telescópio de pesquisa Pan-STARRS1 no Havaí, 2020 XL₅ é muito maior do que o primeiro Earth Trojan descoberto, chamado 2010 TK₇. Os pesquisadores descobriram que 2020 XL₅ tem cerca de 1,2 km (0,73 milhas) de diâmetro, cerca de três vezes mais largo que o primeiro (2010 TK₇ é estimado em menos de 400 metros ou jardas de diâmetro).

Quando 2020 XL₅ foi descoberto, sua órbita ao redor do Sol não era conhecida o suficiente para dizer se era apenas um asteróide próximo à Terra cruzando nossa órbita, ou se era um verdadeiro Trojan. As medições do SOAR foram tão precisas que a equipe de Santana-Ros conseguiu voltar e procurar 2020 XL₅ em imagens de arquivo de 2012 a 2019 tiradas como parte do Dark Energy Survey usando a Dark Energy Camera (DECam) no Telescópio de 4 metros Víctor M. Blanco localizado no CTIO no Chile. Com quase 10 anos de dados em mãos, a equipe conseguiu melhorar muito nossa compreensão da órbita do asteroide.

Este gráfico mostra onde o asteroide Earth Trojan 2020 XL5 apareceria no céu de Cerro Pachón, no Chile, enquanto o asteroide orbita o ponto Terra-Sol Lagrange 4 (L4). As setas mostram a direção de seu movimento. O Telescópio SOAR aparece no canto inferior esquerdo. A magnitude aparente do asteróide é de cerca de magnitude 22, além do alcance de qualquer coisa, exceto os maiores telescópios. Crédito: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva

Embora outros estudos tenham apoiado a identificação do asteroide troiano,^[3] os novos resultados tornam essa determinação muito mais robusta e fornecem estimativas do tamanho de 2020 XL₅ e que tipo de asteróide é.

“Os dados do SOAR nos permitiram fazer uma primeira análise fotométrica do objeto, revelando que 2020 XL₅ é provavelmente um asteroide do tipo C, com tamanho maior que um quilômetro”, diz Santana-Ros. Um asteroide do tipo C é escuro, contém muito carbono e é o tipo mais comum de asteroide no Sistema Solar.

As descobertas também mostraram que 2020 XL₅ não permanecerá um asteroide de Tróia para sempre. Ele permanecerá estável em sua posição por pelo menos mais 4.000 anos, mas eventualmente será perturbado gravitacionalmente e escapará para vagar pelo espaço.

2020 XG₅ e 2010 TK₇ pode não estar sozinho – pode haver muitos outros troianos terrestres que até agora não foram detectados, pois aparecem perto do Sol no céu. Isso significa que as buscas e observações de troianos terrestres devem ser realizadas perto do nascer ou do pôr do sol, com o telescópio apontando para perto do horizonte, através da parte mais espessa da atmosfera, o que resulta em más condições de visão. O SOAR foi capaz de apontar até 16 graus acima do horizonte, enquanto muitos telescópios de 4 metros (e maiores) não são capazes de apontar tão baixo.^[4].

“Estas foram observações muito desafiadoras, exigindo que o telescópio rastreasse corretamente seu limite de elevação mais baixo, pois o objeto estava muito baixo no horizonte oeste ao amanhecer”, diz Briceño.

No entanto, o prêmio de descobrir Trojans da Terra vale o esforço de encontrá-los. Por serem feitos de material primitivo que remonta ao nascimento do Sistema Solar e poderiam representar alguns dos blocos de construção que formaram nosso planeta, eles são alvos atraentes para futuras missões espaciais.

“Se conseguirmos descobrir mais troianos terrestres, e se alguns deles puderem ter órbitas com inclinações mais baixas, podem ficar mais baratos para chegar à nossa Lua”, diz Briceño. “Assim, eles podem se tornar bases ideais para uma exploração avançada do Sistema Solar, ou podem até ser uma fonte de recursos.”

Notas

1. Os pontos de Lagrange são regiões gravitacionalmente equilibradas em torno de dois corpos massivos, como o Sol e um planeta. O sistema Terra-Sol tem cinco pontos de Lagrange: L1 está entre a Terra e o Sol; L2 está no lado oposto da Terra ao Sol; L3 está no lado oposto do Sol da Terra; e L4 e L5 estão ao longo da órbita da Terra, um 60 graus à frente do nosso planeta ao longo de sua órbita e o outro 60 graus atrás dele. (A imagem no meio deste artigo ilustra suas posições.) Asteróides troianos são encontrados em L4 e L5. Os dois Earth Trojans encontrados até agora estão em L4.
2. NASA spacecraft called Lucy has recently launched on a mission to explore them. Venus, Mars, Uranus, and Neptune are also known to have Trojan asteroids.
3. Man-To Hui (Macau University of Science and Technology) and collaborators published observations in the Astrophysical Journal Letters in December 2021 supporting the Trojan nature of 2020 XL₅.
4. These kinds of observations low in the sky are also the ones that will be most affected by the increasing number of satellite constellations.

More information

This research is presented in a paper titled “Orbital stability analysis and photometric characterization of the second Earth Trojan asteroid 2020 XL₅” published on 1 February 2022 in Nature Communications.

Reference: “Orbital stability analysis and photometric characterization of the second Earth Trojan asteroid 2020 XL₅” by T. Santana-Ros, M. Micheli, L. Faggioli, R. Cennamo, M. Devogèle, A. Alvarez-Candal, D. Oszkiewicz, O. Ramírez, P.-Y. Liu, P. G. Benavidez, A. Campo Bagatin, E. J. Christensen, R. J. Wainscoat, R. Weryk, L. Fraga, C. Briceño and L. Conversi, 1 February 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-27988-4

The team is composed of T. Santana-Ros (Departamento de Fisica, Ingeniería de Sistemas y Teoría de la Señal, Universidad de Alicante; Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona), M. Micheli (ESA NEO Coordination Centre), L. Faggioli (ESA NEO Coordination Centre), R. Cennamo (ESA NEO Coordination Centre), M. Devogèle (Arecibo Observatory; University of Central Florida), A. Alvarez-Candal (Instituto de Astrofísica de Andalucía, CSIC; Instituto de Física Aplicada a las Ciencias y las Tecnologías, Universidad de Alicante; Observatório Nacional / MCTIC), D. Oszkiewicz (Faculty of Physics, Astronomical Observatory Institute), O. Ramírez (Solenix Deutschland), P.-Y. Liu (Instituto de Física Aplicada a las Ciencias y las Tecnologías, Universidad de Alicante), P.G. Benavidez (Departamento de Fisica, Ingeniería de Sistemas y Teoría de la Señal, Universidad de Alicante; Instituto de Física Aplicada a las Ciencias y las Tecnologías, Universidad de Alicante), A. Campo Bagatin (Departamento de Física, Ingeniería de Sistemas y Teoría de la Señal, Universidad de Alicante; Instituto de Física Aplicada a las Ciencias y las Tecnologías, Universidad de Alicante), E.J. Christensen (Lunar and Planetary Laboratory, University of Arizona,), R. J. Wainscoat (Institute for Astronomy, University of Hawaii), R. Weryk (Department of Physics and Astronomy, University of Western Ontario), L. Fraga (Laboratório Nacional de Astrofísica LNA/MCTI), C. Briceño (Cerro Tololo Inter-American Observatory/NSF’s NOIRLab), and L. Conversi (ESA NEO Coordination Centre; ESA ESRIN).