Arrokoth: Testemunha única da nebulosa solar primitiva

Arrokoth: Objeto do Cinturão de Kuiper

Um habitante gelado dos confins do sistema solar

Arrokoth é um objeto transneptuniano (TNO) localizado no cinturão de Kuiper, uma região povoada por objetos gelados para além de Netuno, como Plutão, Haumea, Albion ou Varuna. Pertence à população dita dos "clássicos frios" (cold classicals), os objetos menos perturbados dinamicamente do sistema solar. Sua órbita, relativamente circular, está situada a cerca de 44,6 unidades astronômicas do Sol, ou seja, cerca de 6,7 bilhões de quilômetros. Seu período orbital em torno do Sol é de aproximadamente 298 anos.

N.B. :
Arrokoth significa "céu", uma palavra da língua dos Powhatan (um povo nativo americano da região da Virgínia, Estados Unidos). O termo "Ultima" vem do latim ultima, que significa "o mais distante" ou "o extremo". Na literatura clássica, "Thule" era uma ilha lendária localizada no extremo norte do mundo conhecido, frequentemente associada à ideia de um lugar ultradistante ou misterioso. Isso reflete o fato de que Arrokoth era, na época da sua descoberta, o objeto mais distante já explorado.

Uma descoberta tornada possível pelo telescópio espacial Hubble

Arrokoth foi descoberto em 26 de junho de 2014 pelo astrônomo Marc Buie, membro da equipe da missão New Horizons, usando a câmera de grande campo do telescópio espacial Hubble. Esta descoberta fazia parte de uma busca direcionada para identificar um objeto do cinturão de Kuiper acessível à sonda após seu sobrevoo de Plutão em 2015, sendo o objeto muito fraco (magnitude aparente de cerca de 27) para ser detetado por telescópios terrestres. Inicialmente designado pelo código provisório 2014 MU69, e apelidado informalmente de "Ultima Thule", o objeto recebeu seu nome oficial, Arrokoth, em novembro de 2019. Este termo significa "céu" na língua do povo powhatan/algonquino, em homenagem às populações indígenas da região onde foram construídos o telescópio Hubble e a sonda New Horizons.

Uma superfície avermelhada moldada pela radiação cósmica

A superfície de Arrokoth é uniformemente avermelhada em todo o objeto, um tom ainda mais pronunciado que o de Plutão, devido à presença de tolinas, compostos orgânicos complexos formados pela irradiação de compostos simples como metano e etileno. Esta coloração sugere que a superfície de Arrokoth é o resultado de processos químicos causados pela exposição contínua aos raios cósmicos e raios ultravioleta do ambiente espacial primitivo.

Uma testemunha preservada da formação do sistema solar

As observações da New Horizons indicam que Arrokoth é um objeto preservado desde a formação do sistema solar. Sua superfície é surpreendentemente lisa e mostra poucas crateras, sugerindo que sofreu poucas colisões desde sua formação. A contagem de crateras de impacto situa a idade de sua superfície no final da fase de acreção do disco protoplanetário, há cerca de 4,5 bilhões de anos. Esta história geológica pouco agitada permitiu preservar as características da época de sua formação.

Uma estrutura muito porosa reveladora de um nascimento suave

Não possuindo Arrokoth satélite ou anel detetável, sua massa não pôde ser medida diretamente pelos efeitos gravitacionais durante o sobrevoo. Ela é, portanto, estimada a partir de restrições geofísicas indiretas, nomeadamente a resistência do seu "pescoço" central à compressão: os modelos convergem para uma densidade de referência de aproximadamente 0,235 g/cm³, com uma faixa geralmente citada entre 0,2 e 0,5 g/cm³ dependendo das hipóteses adotadas. Este valor, muito inferior ao da água e incomparável ao de uma rocha (2,5 a 3 g/cm³), corresponde a uma porosidade interna que pode atingir cerca de 90 %. Tal estrutura indica uma formação em condições de muito baixa energia, reforçando a hipótese de uma acreção suave na nebulosa solar primitiva.

Arrokoth: Objeto binário de contato

Dois lobos achatados para um "boneco de neve" reavaliado

Arrokoth é composto por dois lobos distintos, unidos por um "pescoço" estreito e brilhante, o que dava ao objeto, nas primeiras imagens, a aparência de um "boneco de neve". O objeto inteiro mede cerca de 36 km de comprimento, cerca de 20 km de largura e apenas 10 km de espessura. O lobo maior, apelidado de "Ultima" durante o sobrevoo e oficialmente batizado Wenu, mede aproximadamente 21 × 20 × 9 km. O lobo menor, apelidado de "Thule" e depois nomeado Weeyo, mede aproximadamente 15 × 14 × 10 km.

N.B.:
As primeiras imagens do sobrevoo, tiradas de longe, sugeriam que os dois lobos eram aproximadamente esféricos. Uma análise mais aprofundada, publicada em 2020 a partir de imagens tiradas pela New Horizons após sua passagem mais próxima — nomeadamente fotos em que Arrokoth ocultava estrelas de fundo — mostrou que os dois lobos são na realidade claramente achatados, como dois seixos, e não duas bolas de neve.

Uma acreção suave na origem da sua estrutura binária

Arrokoth é um exemplo de binário de contato, formado quando dois objetos distintos se "colaram" a velocidade muito baixa, provavelmente da ordem de alguns quilómetros por hora. Esta formação suave contrasta com as colisões violentas que formam muitos outros objetos no sistema solar.

Os modelos de formação indicam que esta acreção suave ocorreu na nebulosa solar primitiva, provavelmente por colapso gravitacional de uma nuvem de "seixos" (pebbles) de tamanho centimétrico. Os dados da New Horizons mostram que os eixos de rotação dos lobos de Arrokoth estão quase perfeitamente alinhados, o que sugere que se formaram separadamente, mas em órbita estreita um em torno do outro durante um longo período antes de se fundirem, em vez de simplesmente se terem "impactado" por acaso. Esta configuração é coerente com uma energia de impacto muito baixa, reforçando a ideia de uma formação num ambiente pouco turbulento, muito antes do colapso da nuvem primitiva.

Composição da superfície: Gelo de metanol e orgânicos complexos

Gelo de metanol detetado, mas não gelo de água

A análise espetroscópica da superfície de Arrokoth pelos instrumentos da New Horizons revelou a presença de gelo de metanol (CH₃OH), identificável pelas suas assinaturas de absorção características em torno de 2,27 e 2,34 micrómetros, associada a materiais orgânicos complexos provavelmente provenientes da irradiação de gelos simples. Notavelmente, nenhuma assinatura de gelo de água foi detetada na superfície, sendo este um componente comum de muitos outros objetos gelados do sistema solar. Esta composição sugere uma hidrogenação de gelos ricos em monóxido de carbono e um tratamento energético de metano condensado em grãos de gelo, no ambiente extremamente frio da periferia do disco protoplanetário nascente.

Uma temperatura superficial extrema

As medições radiométricas efetuadas pela New Horizons no hemisfério noturno de Arrokoth indicam uma temperatura de brilho média de aproximadamente 29 ± 5 kelvins, ou seja, cerca de -244 °C, condizente com a posição muito remota do objeto no sistema solar.

Arrokoth: Objeto primitivo preservado

Uma cápsula do tempo da nebulosa solar

Arrokoth é considerado um objeto primitivo, preservado desde a formação do sistema solar. O estudo das suas características físicas oferece uma janela única para as condições iniciais da nebulosa solar. Ao contrário de outros objetos que sofreram transformações significativas, Arrokoth permaneceu relativamente inalterado, o que o torna particularmente valioso para os cientistas.

Um laboratório natural para compreender a formação de planetesimais

As características surpreendentes de Arrokoth fornecem informações valiosas sobre os processos de formação e evolução dos pequenos corpos, que participaram através da sua agregação progressiva na formação de corpos maiores, chamados planetesimais. Arrokoth continua a ser, até hoje, o objeto mais distante e mais primitivo alguma vez explorado de perto por uma sonda espacial.