Os Satélites de Plutão: Estranhos Companheiros na Sombra do Planeta Anão

De Caronte a Estige: Explorando os Mundos Ocultos ao Redor de Plutão

Caronte

Caronte, descoberto em 1978 em imagens ampliadas de Plutão por James Walter Christy (nascido em 1938), em colaboração com Robert Harrington, é um grande satélite em relação a Plutão. O diâmetro de Caronte mede 1 212 ± 2 km (raio médio de 606,0 ± 1,0 km), ou seja, pouco menos de 3 vezes o diâmetro da nossa Lua. A massa de Caronte representa cerca de um oitavo da de Plutão (razão de massa de aproximadamente 0,117), o que o torna, proporcionalmente, o maior satélite natural conhecido em relação ao seu planeta.

Este par infernal orbita em torno de seu centro de gravidade comum (baricentro) como dois objetos ligados por uma barra central rígida, como um haltere. Caronte está localizado em média a cerca de 19 600 km de Plutão e se move em torno do planeta anão com um período de 6,387221 dias, igual ao período de rotação de Plutão: os dois corpos estão mutuamente sincronizados, mostrando cada um permanentemente a mesma face para o outro. Caronte contém proporcionalmente mais gelo do que Plutão: o planeta anão é composto por cerca de dois terços de rocha em massa, contra cerca de 60% para Caronte, que aparece assim como um objeto significativamente mais rico em gelo de água do que seu companheiro.

Hidra e Nix

Hidra e Nix são dois pequenos satélites descobertos em órbita ao redor de Plutão graças ao telescópio espacial Hubble em maio e junho de 2005 por uma equipe americana liderada por Hal Weaver (nascido em 1953) e Alan Stern (nascido em 1957). As duas luas (P2 e P3) orbitam a aproximadamente 49 300 km e 65 200 km do baricentro do sistema, respectivamente, muito mais longe do que Caronte.

Kerberos

Uma quarta lua foi descoberta em 28 de junho de 2011 por uma equipe liderada por Mark Showalter (nascido em 1957) usando o telescópio espacial Hubble; desde 2013, recebeu o nome de Kerberos. Antes do sobrevoo da New Horizons, a influência gravitacional de Kerberos sobre suas vizinhas Nix e Hidra parecia desproporcional em relação à sua baixa luminosidade: os astrônomos deduziram um tamanho entre 13 e 34 km e supuseram uma superfície escura para explicar essa discrição. As imagens de perto obtidas pela sonda em julho de 2015 contradisseram totalmente essa previsão. Kerberos revelou-se muito menor do que o esperado (cerca de 19 × 10 × 9 km) e, acima de tudo, muito mais brilhante, com um albedo de cerca de 50%, comparável ao das outras pequenas luas e revelador de uma superfície de gelo de água relativamente puro. Sua forma bilobada, composta por duas massas distintas de cerca de 8 e 5 km de diâmetro unidas, sugere que resulta da fusão de dois corpos menores.

Estige

Quanto a P5, chamada Estige, foi descoberta em 26 de junho de 2012 pela mesma equipe liderada por Mark Showalter, enquanto os astrônomos se preparavam para o sobrevoo da missão New Horizons. É a mais pequena das quatro pequenas luas e a mais próxima de Plutão, com um diâmetro equivalente de cerca de 10,5 km e uma forma alongada e irregular, próxima da forma de batata.

N.B.:
A sonda New Horizons, lançada em 19 de janeiro de 2006, foi a primeira sonda espacial a visitar Plutão. Colocada diretamente numa trajetória de escape solar a uma velocidade de cerca de 16,26 km/s (58 500 km/h) em relação à Terra, detém o recorde da velocidade de lançamento mais alta já alcançada por uma nave espacial lançada da Terra. Posteriormente, beneficiou-se, em fevereiro de 2007, de uma assistência gravitacional de Júpiter que lhe permitiu ganhar cerca de 4 km/s adicionais e encurtar a sua viagem a Plutão em vários anos.

Tabela: Do Gigante Caronte às Pequenas Luas de Plutão

Todas as luas orbitam num plano quase coplanar, o que defende uma origem comum (colisão gigante). As pequenas luas de Plutão, Nix, Hidra, Kerberos e Estige, apresentam órbitas próximas de ressonâncias com o par Plutão-Caronte, sem estarem perfeitamente sincronizadas. Seus períodos orbitais organizam-se em torno de 3,3:4:5,1:6,1. As densidades de Kerberos e Estige permanecem pouco precisas devido à sua massa muito pequena, dificilmente mensurável dinamicamente.

Massas e densidades: o que a dinâmica das pequenas luas revela

Massas refinadas pelo Hubble e New Horizons

Durante muito tempo, as massas das quatro pequenas luas de Plutão só puderam ser estimadas indiretamente, a partir da sua influência gravitacional mútua em séries de imagens do telescópio espacial Hubble. Em 2023, uma nova análise combinando todas as observações do Hubble entre 2005 e 2019 com as imagens da sonda New Horizons permitiu refinar consideravelmente essas estimativas. Mostra que Nix e Hidra são na verdade menos massivas do que as soluções anteriores sugeriam, com massas respectivas de cerca de 2,6 × 10¹⁶ kg e 3,0 × 10¹⁶ kg.

Densidades que revelam uma composição gelada

Combinadas com os volumes deduzidos das imagens de perto da New Horizons, essas massas dão densidades próximas de 1,0 a 1,2 g/cm³ para Nix e Hidra, muito inferiores à de Caronte (1,70 g/cm³) e mais ainda à de Plutão (1,86 g/cm³). Tal densidade, associada à sua superfície muito brilhante e dominada pelo gelo de água, indica que o interior destas duas luas é significativamente mais rico em gelo, com uma porosidade interna relativamente baixa em comparação com outros pequenos corpos de tamanho semelhante, como Fobos, Deimos ou o objeto do cinturão de Kuiper Arrokoth. As massas de Kerberos e Estige, por outro lado, permanecem demasiado próximas do ruído de medição para serem determinadas com precisão: apenas limites superiores de densidade (respetivamente < 2,0 e < 2,1 g/cm³) puderam ser estabelecidos.

Um disco de detritos gelado confirmado

Este resultado reforça o cenário de um disco de detritos predominantemente gelado, proveniente das camadas externas dos dois corpos precursores durante a colisão gigante que originou Caronte, cuja aglomeração deu posteriormente origem às quatro pequenas luas.

Nix e Hidra, fragmentos do interior de Caronte? As pistas do JWST

Assinaturas espectrais únicas observadas pelo JWST

Uma linha de evidência mais recente, ainda preliminar, completa este quadro. Em julho de 2025, numa conferência científica dedicada ao décimo aniversário do sobrevoo de Plutão pela New Horizons, uma equipa do Space Telescope Science Institute apresentou observações inéditas do telescópio espacial James Webb sobre Nix e Hidra. Estes dados, obtidos fortuitamente enquanto o instrumento observava principalmente Plutão e Caronte, sugerem que as cores e o espectro das duas luas não correspondem a nenhuma das principais famílias de objetos transneptunianos classificados até agora: a sua superfície é dominada por um material avermelhado, provavelmente carbonoso, que parece único na região transneptuniana.

Fragmentos da crosta de Caronte?

Segundo os autores desta apresentação, esta assinatura espectral aproximaria mais Nix e Hidra do interior profundo de Caronte do que dos objetos típicos do cinturão de Kuiper circundante, apoiando a hipótese de uma origem comum por colisão gigante: as duas luas poderiam ser fragmentos da crosta e do manto superior de um proto-Caronte, arrancados durante o impacto. Os autores sugerem até a ideia de que o pó dos impactos de micrometeoritos em Nix e Hidra, capturado pela gravidade de Caronte, poderia hoje cair de volta à sua superfície — um mecanismo que explicaria em parte certas características observadas no polo norte avermelhado de Caronte (Mordor Macula).

N.B.:
Estas conclusões baseiam-se atualmente numa comunicação de conferência e ainda não foram objeto de uma publicação científica revista por pares; devem, portanto, ser consideradas preliminares, aguardando observações espectroscópicas mais aprofundadas.