Um dos maiores cometas já identificados está vindo em nossa direção

O cometa Bernardinelli-Bernstein oferece uma rara oportunidade para uma geração de astrônomos estudar um objeto dos confins do Sistema Solar.

Publicado 6 de out. de 2021 07:00 BRT
Comet

O cometa Bernardinelli-Bernstein, retratado nesta ilustração, possui massa estimada cerca de mil vezes maior do que um cometa comum.

Foto de Illustration by NOIRLab, NSF, AURA, J. da Silva (Spaceengine)

Mais de 4,3 bilhões de quilômetros do Sol — 29 vezes a distância entre o Sol e a Terra — um tênue raio solar foi refletido por algo que disparava em direção à nossa estrela anfitriã: algo gelado, inimaginavelmente antigo e grande.

Cerca de quatro horas depois, na madrugada de 20 de outubro de 2014, um telescópio no deserto do Atacama, no Chile, foi direcionado ao céu e tirou uma foto enorme do céu noturno do Hemisfério Sul, captando indícios dessa luz incidente.

No entanto passaram-se quase sete anos até que os pesquisadores identificassem aquele ponto de luz peculiar como um enorme cometa antigo, possivelmente o maior já estudado por telescópios modernos. Denominado Bernardinelli-Bernstein, o cometa foi anunciado em junho, e os pesquisadores compilaram tudo o que sabem a seu respeito em um documento sobre a descoberta publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

“Meu telefone não parou de tocar — não esperava a receptividade que a comunidade científica deu à descoberta”, afirma Pedro Bernardinelli, pesquisador de pós-doutorado da Universidade de Washington. Ele foi um dos descobridores do cometa durante as últimas semanas de sua pesquisa de doutorado na Universidade da Pensilvânia, juntamente com Gary Bernstein, seu orientador na época. “É emocionante.”

Segundo as últimas estimativas, o núcleo do cometa possui cerca de 150 quilômetros de largura. É de longe a maior estimativa de tamanho para um cometa em décadas. Para fins de comparação, o cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko, orbitado pela sonda Rosetta da Agência Espacial Europeia entre 2014 e 2016, possui apenas pouco mais de quatro quilômetros de largura.

“Os cometas anteriormente registrados eram do tamanho de uma cidade, os atuais são do tamanho de uma ilha”, afirma Michele Bannister, astrônoma da Universidade de Canterbury, na Nova Zelândia, que não participou da documentação da descoberta. O tamanho do cometa Bernardinelli-Bernstein pode até mesmo ser equiparado a alguns “cometas grandes” históricos, incluindo um cometa muito brilhante — e provavelmente enorme — que passou pelo interior do Sistema Solar em 1729.

Na próxima década, o brilho do Bernardinelli-Bernstein continuará a intensificar à medida que se aproximar do interior do Sistema Solarmergulhando perpendicularmente ao plano de órbitas dos planetas por baixo. Ele fará sua maior aproximação em 21 de janeiro de 2031, quando o cometa deverá chegar a cerca de 1,6 bilhão de quilômetros do Sol, um pouco mais do que a distância média entre Saturno e o Sol. Em seguida, começará seu longo retorno aos limites externos do Sistema Solar, permanecendo visível ao menos até a década de 2040, ou talvez por mais décadas ainda.

A depender da quantidade de gás emitida pelo cometa à medida que seu gelo evaporar sob a luz solar, Bernardinelli-Bernstein pode ficar tão brilhante no céu noturno quanto Titã, a maior lua de Saturno. Se seu brilho ficar tão intenso, o cometa poderá ser observado por um bom telescópio comum em 2031.

Mas Bernardinelli-Bernstein também é notável devido à distância em que estava do Sol quando foi identificado pela primeira vez. O objeto gelado é proveniente da nuvem de Oort, uma enorme névoa esférica de objetos ao redor do Sol milhares de vezes mais longe do que a distância entre a Terra e o Sol.

Os astrônomos calculam que esse cometa leva milhões de anos para circundar o Sol. Apenas três desses cometas com “órbitas de longa duração” foram identificados ao sair da nuvem de Oort, e Bernardinelli-Bernstein foi avistado a mais de 4,3 bilhões de quilômetros de distância, um recorde para um cometa. Por ter sido descoberto tão cedo, uma geração de astrônomos terá a oportunidade de desvendar seus mistérios.

Ponto de luz no escuro

Bernardinell-Bernstein chamou a atenção da humanidade devido a uma câmera digital extremamente sensível instalada no Telescópio Blanco de 4 metros de largura, parte do Observatório Interamericano de Cerro Tololo, no deserto do Atacama, no Chile.

Essa câmera não buscava especificamente objetos distantes do Sistema Solar; pelo contrário, era a fonte de dados principal do projeto Dark Energy Survey (“Levantamento da Energia Escura”, em tradução livre”), uma iniciativa que coletou 80 mil exposições de faixas amplas do céu noturno do Hemisfério Sul entre 2013 e 2019. Esse conjunto de dados transformou a busca dos cientistas para compreender a energia escura, uma força misteriosa que impulsiona a expansão acelerada do universo. Mas imagens captadas para estudar a energia escura e outros fenômenos cósmicos também podem ser utilizadas para revelar objetos muito mais próximos da Terra.

Em sua pesquisa de doutorado, o objetivo de Bernardinelli era usar as imagens do Dark Energy Survey para encontrar objetos ainda não descobertos na órbita do Sol a distâncias além de Netuno. Era uma tarefa difícil. Cada imagem era tão grande que exibir apenas uma em resolução total exigiria um conjunto de 275 televisores de alta definição. Bernardinelli analisou milhares dessas imagens em busca de pontos de luz com alguns pixels de largura.

Para ter êxito, Bernardinelli desenvolveu um código de computador que pesquisava imagens do Dark Energy Survey em busca de pontos que passavam em frente de estrelas distantes. Seis meses de cálculos exaustivos, executados em um grupo de cerca de 200 computadores no Laboratório Nacional de Aceleração da empresa de pesquisa Fermi, em Illinois, reduziram esse enorme conjunto de dados a uma lista final de 817 objetos recém-encontrados cujas órbitas não correspondiam a nenhum corpo celeste conhecido no Sistema Solar. Como etapa final, Bernardinelli e Bernstein verificaram manualmente essa lista para se certificarem de que o código cumpriu sua função corretamente.

Foi quando notaram: um objeto tão brilhante quanto alguns planetas de 160 quilômetros mais distantes que Netuno, mas com uma órbita extrema que significa que sua origem estava a trilhões de quilômetros do Sol, exatamente igual a um cometa com órbita de longa duração.

Localizar o cometa foi “como encontrar uma agulha no palheiro”, conta Bernstein. “Mas conseguimos localizá-lo, e foi incrível!”

Girando telescópios em direção a Bernardinelli-Bernstein

Bernardinelli e Bernstein enviaram suas evidências sobre o cometa ao Centro de Planetas Menores em Cambridge, no estado de Massachusetts, que atua como banco de dados oficial internacional de órbitas de cometas, asteroides e outros pequenos corpos celestes do Sistema Solar. Em 19 de junho, o centro confirmou que era uma descoberta nova. Passados cinco dias, foi confirmado que o objeto era um cometa, que recebeu o nome de Bernardinell-Bernstein em homenagem à dupla.

A notícia da descoberta do cometa se espalhou rapidamente. Em questão de dias, astrônomos de todo o mundo começaram a virar seus telescópios em direção ao objeto que se aproximava e analisaram seus arquivos em busca de quaisquer outras imagens dele que passaram despercebidas. Logo os pesquisadores encontraram o cometa escondido em dados de arquivo já em 2010, aumentando a precisão de sua órbita conhecida.

E 24 horas após o anúncio, diversas equipes de astrônomos confirmaram que o cometa emitia gás e poeira suficientes para deixar uma coma visível, ou cauda, embora ainda estivesse a mais de três bilhões de quilômetros do Sol.

Cometas não liberam muito material antes de estarem próximos do calor do Sol, o que faz com que os compostos congelados se sublimem diretamente em gás. O Bernardinell-Bernstein, entretanto, parece ser rico em substâncias “voláteis” produtoras de gás que começam a sublimar até mesmo no espaço gélido além de Netuno. Observações sugerem que o objeto não deve ter passado muito tempo aquecendo no interior do Sistema Solar no passado — aumentando o interesse por ele devido a sua condição preservada.

Em 2018 e 2020, mais indícios de sua cauda foram captados por imagens tiradas pelo Tess, telescópio espacial de caça a exoplanetas operado pela Nasa, que também obteve imagens do cometa que se aproximava. Curiosamente, o cometa estava muito mais brilhante nos dados do Tess do que nas imagens do Dark Energy Survey. A equipe percebeu que os pixels do Tess cobriam áreas muito maiores do céu do que os pixels do Dark Energy Survey, o que significa que o cometa deve ter emitido uma cauda enorme e extremamente difusa.

Bernardinelli e Bernstein reviram os dados do Dark Energy Survey, sobrepondo muitas imagens de seu cometa homônimo para tentar identificar a cauda do cometa. Acabaram encontrando um sinal extremamente fraco oculto em seus dados — e concluíram que o cometa havia começado a emitir gás a até quase quatro bilhões de quilômetros do Sol, quase 40% mais longe do que a distância média entre Urano e o Sol.

Ao rastrear a alteração da coma ao longo do tempo e o aumento do brilho do cometa à medida que se aproximava do Sol, a equipe de Bernardinelli pôde começar a desenvolver modelos de composição química do cometa. Devido à luz solar fraca a essa distância extrema, o cometa deveria estar emitindo dióxido de carbono ou gás nitrogênio, concluíram eles.

“É impressionante. Podemos observar o percurso do cometa desde a metade do Sistema Solar... e podemos fazer deduções incrivelmente plausíveis sobre sua composição”, afirma Ben Montet, coautor do estudo, cientista planetário da Universidade de Nova Gales do Sul, em Sydney, Austrália, especialista em dados do Tess. “É surpreendente o que é possível fazer com relativamente poucos fótons.”

Futuro brilhante

Os cientistas já estão pensando no que seria necessário para visitar Bernardinelli-Bernstein com uma sonda. Por ora, não há missão oficial em andamento, mas se as agências espaciais do mundo forem rápidas, uma missão poderia interceptar o cometa em 2033 se fosse lançada até 2029.

Os pesquisadores também estão conduzindo análises profundas para decifrar as órbitas passadas do cometa pelo Sistema Solar para determinar eventuais efeitos do Sol sobre elas. A equipe de Bernardinelli e Bernstein calcula que, em 2031, o cometa estará no ponto mais próximo do Sol em ao menos três milhões de anos.

Uma análise mais aprofundada do passado é, entretanto, extremamente difícil. Os cometas da nuvem de Oort estão tão distantes que suas órbitas podem ser deslocadas por estrelas de passagem, o que significa que modelar suas órbitas requer mapear a movimentação das estrelas pela Via Láctea. Novos dados sugerem que uma estrela especialmente problemática poderia interferir em qualquer tentativa de determinar a órbita do cometa.

Os pesquisadores determinaram que cerca de 2,8 milhões de anos atrás, uma estrela semelhante ao Sol, denominada HD 7977, passou pelo Sistema Solar. Mas ninguém sabe exatamente por onde ela passou. Em uma nova pesquisa publicada no periódico Astronomy & Astrophysics, Piotr Dybczyński e Sławomir Breiter, pesquisadores da Universidade Adam Mickiewicz, na Polônia, concluíram que nem mesmo se sabe de que lado do Sistema Solar a HD 7977 passou.

Essa incerteza significa que a atração gravitacional da estrela sobre os cometas da nuvem de Oort é mal compreendida, com implicações possivelmente importantes sobre quando Bernardinelli-Bernstein se movimentou pela última vez dentro do Sistema Solar e sua proximidade com o Sol.

À medida que o cometa se aproximar, observações também poderão alterar seu tamanho estimado. A estimativa de 150 quilômetros é baseada em seu brilho atual, bem como em modelos baseados na poeira e gás emitidos pelo cometa. Mas calcular o tamanho do cometa usando esse método é um processo complexo. Se os modelos de emissão de gás de um cometa estiverem incompletos, o núcleo pode parecer maior do que de fato é.

“Fizeram um trabalho incrível, mas acredito que provavelmente esse objeto será um pouco menor do que estimado”, afirma Luke Dones, dinamista de cometas da Southwest Research Institute, organização sem fins lucrativos de pesquisa e desenvolvimento localizada em Boulder, Colorado.

A boa notícia é que Bernardinelli-Bernstein oferece aos astrônomos do mundo um luxo raro: o tempo. O Observatório Vera C. Rubin no Chile, previsto para entrar em operação em 2023, poderá rastrear o objeto ao menos durante a próxima década, ou talvez por mais tempo. Ao longo da jornada, o telescópio de última geração transformará nossa visão do Sistema Solar — e provavelmente revelará muito mais cometas como Bernardinelli-Bernstein.

Por ora, enquanto o cometa recém-descoberto avança em nossa direção, cientistas e pessoas de todo o mundo poderão apontar seus telescópios para o céu noturno e observar o visitante extraordinário: uma enorme bola de gelo arrastando uma cauda enorme e nebulosa. “Deve ser uma visão espetacular”, observa Montet.

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