Plutão

Plutão é o segundo maior planeta anão do Sistema Solar e o décimo maior objeto observado diretamente orbitando o Sol. Originalmente classificado como um planeta, Plutão é atualmente o maior membro do cinturão de Kuiper.

Como outros membros do cinturão de Kuiper, Plutão é composto primariamente de rocha e gelo e é relativamente pequeno, com aproximadamente um quinto da massa da Lua e um terço de seu volume. Ele tem uma órbita altamente inclinada e excêntrica que o leva de 30 a 49 UA do Sol. Isso faz Plutão ficar periodicamente mais perto do Sol do que Netuno (Neptuno, em português europeu).

Até 2006, Plutão foi considerado o nono planeta do Sistema Solar. No final da década de 1970, com a descoberta de 2060 Chiron e o reconhecimento da sua pequena massa, sua classificação como um planeta começou a ser questionada. No início do século XXI, vários outros objetos similares a Plutão foram descobertos no Sistema Solar externo, incluindo Éris, que é 27% mais massivo do que ele. Em 24 de agosto de 2006, a União Astronômica Internacional (UAI) criou uma definição de planeta formal, que fez Plutão deixar de ser planeta e ganhar a nova classificação de planeta anão, juntamente com Éris e Ceres. Depois da reclassificação, Plutão foi adicionado à lista de corpos menores do Sistema Solar e recebeu a identificação 134340. Porém, há cientistas que afirmam que Plutão não deveria ser considerado planeta anão.

Plutão e sua maior lua, Caronte, são às vezes considerados um planeta binário porque o baricentro de suas órbitas não se encontra em nenhum dos corpos.É possível que a UAI ainda faça uma definição de planeta binário, que provavelmente classificará Plutão e Caronte como um planeta anão binário. Plutão também tem duas outras luas menores, Nix e Hidra, descobertas em 2005.

Descoberta

Em 1840, usando mecânica newtoniana, Urbain Le Verrier previu a posição de Netuno, que na época não tinha sido descoberto ainda, com base em perturbações na órbita de Urano.Observações subsequentes de Netuno no final do século XIX fizeram astrônomos especularem que a órbita de Urano estava sendo perturbada por outro planeta. Em 1906, Percival Lowell, fundador do Observatório Lowell, iniciou um grande projeto de procurar um possível nono planeta, que ele chamou de Planeta X. Em 1909, Lowell e William H. Pickering sugeriram várias possíveis coordenadas celestiais para esse planeta Lowell continuou observando o céu à procura do Planeta X até sua morte em 1916, mas não achou nada. Apesar disso, ele fotografou Plutão duas vezes, mas não o reconheceu.

Depois da morte de Lowell, a busca pelo Planeta X ficou parada até 1929,[19] quando Vesto Melvin Slipher deu a tarefa de achar o Planeta X a Clyde Tombaugh, que tinha acabado de chegar ao Observatório Lowell.A tarefa de Tombaugh foi fotografar o céu noturno e depois de duas semanas tirar outra foto, e então examinar os pares de fotos para ver se houve movimento de algum objeto. Em 18 de fevereiro de 1930, depois de cerca de um ano de observações, Tombaugh descobriu um possível objeto em movimento em fotografias tiradas em 23 de janeiro e em 29 de janeiro daquele ano. Uma imagem de menor qualidade tirada em 21 de janeiro ajudou a confirmar o movimento.Depois de observações feitas para confirmar o movimento, notícias da descoberta foram telegrafadas para o Harvard College Observatory em 13 de março de 1930.

Nomeação

O Observatório Lowell, que tinha o direito de nomear o novo planeta, recebeu mais de 1 000 sugestões do mundo inteiro, variando de Atlas a Zynal.Tombaugh pediu a Slipher que sugerisse um nome para o objeto antes que alguém fizesse isso antes.Constance Lowell também sugeriu alguns nomes, incluindo Zeus, Lowell e seu próprio primeiro nome, porém essas sugestões foram ignoradas.

O nome Plutão foi sugerido por Venetia Burney (mais tarde Venetia Phair), uma menina de onze anos de Oxford. Venetia era interessada em mitologia clássica assim como em astronomia, e escolheu o nome do deus romano do submundo, Plutão, adequado para um objeto presumivelmente escuro e gelado. Ela sugeriu o nome durante uma conversa com seu avô, Falconer Madan, um ex-bibliotecário da Biblioteca Bodleiana. Madan passou o nome ao professor Herbert Hall Turner, que telegrafou para seus colegas nos Estados Unidos.

O objeto foi nomeado oficialmente em 24 de março de 1930 Cada membro do Observatório Lowell podia votar em um nome de uma pequena lista de três opções: Minerva (que já era o nome de um asteroide), Cronos (que perdeu reputação por ter sido proposto pelo astrônomo impopular Thomas Jefferson Jackson See) e Plutão. Plutão recebeu todos os votos. O nome foi anunciado em 1 de maio de 1930. Depois de anúncio do nome, Venetia recebeu cinco libras como recompensa

Logo em seguida o nome foi usado pela cultura popular: o personagem da Disney Pluto foi nomeado em homenagem ao "novo" planeta. Em 1941, Glenn Theodore Seaborg nomeou o elemento recém-descoberto plutônio a partir de Plutão, mantendo a tradição de nomear elementos a partir de planetas recém-descobertos, como urânio, que foi nomeado a partir de Urano, e netúnio, que foi nomeado a partir de Netuno.

Morte do Planeta X

Quando achado, o pequeno brilho de Plutão e a falta de um disco resolúvel causaram dúvidas se ele era o Planeta X. Sua massa estimada foi diminuindo conforme o século XX foi passando, e foi apenas em 1978, com a descoberta da lua Caronte, que se tornou possível a medição de sua massa pela primeira vez. A massa de Plutão, que é de apenas 0,2% da massa da Terra, era muito pequena para explicar as perturbações na órbita de Urano. Buscas subsequentes para achar o Planeta X, feitas principalmentes por Robert Sutton Harrington,falharam. Em 1992, Myles Standish usou dados obtidos pela visita da Voyager 2 a Netuno, que revisou sua massa total, para recalcular seus efeitos gravitacionais em Urano. Com as novas informações, as perturbações foram explicadas, e a necessidade do Planeta X sumiu.Atualmente, a maioria dos cientistas concorda que o Planeta X, como Lowell o descreveu, não existe.Em 1915, Lowell fez previsões da posição do Planeta X, que foi próxima da posição real de Plutão naquela época; no entanto, Ernest W. Brown concluiu que isso foi apenas uma coincidência

Nomenclatura

O nome de Plutão foi escolhido em parte para invocar as letras iniciais do nome do astrônomo Percival Lowell. Seu símbolo astronômico é um monograma P-L ().O símbolo astrológico de Plutão é semelhante ao de Netuno , mas em vez do tridente há um círculo .

Em japonês, chinês e coreano, o nome Plutão foi traduzido como estrela rei do submundo (冥王星), como sugerido por Hōei Nojiri em 1930.[43] Muitas outras línguas não europeias usam uma transliteração de "Plutão" como seus nomes para o objeto; no entanto, algumas línguas indianas usam uma forma de Yama, o guardião do inferno da mitologia hindu, como Yamdev em guzerate.

Órbita e rotação

A órbita de Plutão é altamente inclinada em relação à eclíptica (mais de 17°) e excêntrica .Devido a essa excentricidade, uma pequena parte da órbita de Plutão está mais próxima do Sol do que a de Netuno. A última vez que Plutão ficou mais próximo do Sol do que Netuno foi entre 7 de fevereiro de 1979 e 11 de fevereiro de 1999. Cálculos detalhados indicaram que a vez anterior que isso aconteceu durou apenas 14 anos, entre 11 de julho de 1735 e 15 de setembro de 1749, enquanto que de 30 de abril de 1483 a 23 de julho de 1503 também durou 20 anos. Apesar de esse padrão repetitivo sugerir uma órbita regular, a órbita de Plutão é, a longo prazo, caótica.

Relação com Netuno

Apesar de a órbita de Plutão parecer cruzar a órbita de Netuno numa perspectiva de cima, a órbita dos dois objetos estão alinhadas, e então eles não podem colidir, ou nem mesmo se aproximar um do outro.

Ao analisar as órbitas de Plutão e Netuno, pode-se observar que elas não se cruzam. Quando Plutão está mais perto do Sol do que Netuno, sua órbita cruza a de Netuno, vista de cima; porém ela está 8 UA acima do caminho de Netuno, evitando uma colisão. Os nodos orbitais de Plutão (os pontos onde sua órbita atravessa a eclíptica) são separados dos de Netuno por mais de 21°.

Órbita de Plutão - perspectiva polar. Esta "vista de cima" mostra como a órbita de Plutão (em vermelho) é menos circular do que a de Netuno (em azul). Também demonstra como Plutão por vezes se aproxima mais do Sol do que Netuno. As metades escuras de ambas as órbitas correspondem a posições abaixo da eclíptica.No entanto, apenas isso não é suficiente para proteger Plutão. Perturbações dos planetas (especialmente Netuno) poderiam alterar aspectos da órbita de Plutão ao longo de milhões de anos, e uma colisão seria possível. O mecanismo mais significante que evita Plutão e Netuno colidirem é a ressonância orbital de 3:2 que há entre eles, ou seja, a cada três órbitas que Netuno faz ao redor do Sol, Plutão faz duas. Então, os dois objetos voltam a suas posições iniciais e o ciclo de 500 anos continua. Esse padrão se repete, e a cada ciclo de 500 anos, durante o primeiro perélio de Plutão, ele está a 50° "na frente" de Netuno, enquanto no segundo está a 50° "atrás" de Netuno.

A ressonância 3:2 entre Plutão e Netuno é estável, e é preservada por milhões de anos. Isso evita que uma órbita mude em relação à outra; o ciclo sempre repete-se do mesmo jeito, e os dois corpos nunca passam perto um do outro. Portanto, mesmo se a órbita de Plutão não fosse inclinada, ele e Netuno nunca se colidiriam.[48]

Outros fatores

Estudos numéricos mostraram que, ao longo de milhares de anos, a natureza geral do alinhamento entre Plutão e Netuno não muda.[46][51] No entanto, há várias outras ressonâncias e interações que governam os detalhes de seu movimento relativo, e melhoram a estabilidade de Plutão. Isso vem principalmente de outros dois mecanismo (além da ressonância 3:2).

Primeiro, o argumento do perélio de Plutão, o ângulo entre os pontos onda ele cruza e eclíptica e o ponto onde ele está mais próximo do Sol, libra cerca de 90°.[51] Isso significa que quando Plutão está mais perto do Sol, ele também está no seu ponto mais longe do plano do Sistema Solar, evitando encontros com Netuno. Isso é uma consequência direta do mecanismo Kozai.[46] Em relação a Netuno, a amplitude de libração é de 38°, então a separação angular do perélio de Plutão com a órbita de Netuno é sempre maior que 52° (90°–38°). Uma separação angular como essa mais perto ocorre a cada 10 000 anos.

Segundo, as longitudes dos nós ascendentes dos dois corpos (o ponto onde eles cruzam a eclíptica) estão em uma ressonância próxima com a libração. Quando as duas longitudes estão iguais o perélio de Plutão se localiza exatamente a 90°, e ele chega mais perto do Sol em seu pico acima da órbita de Netuno. Em outras palavras, quando Plutão intercepta o plano da órbita de Netuno mais perto, ele precisa estar em seu ponto mais longe além dele. Isso é conhecido como super-ressonância 1:1, e é controlada por todos os planetas jovianos.

Rotação

O período de rotação de Plutão é igual a 6,39 dias.Como Urano, Plutão gira de "lado" em relação ao seu plano orbital, como uma inclinação axial de 120°, então a variação entre suas estações do ano é extrema; durante o solstício, um hemisfério está permanentemente de dia, enquanto o outro está permanentemente de noite.

Características físicas

Plutão está muito longe da Terra, o que dificulta observações detalhadas. Muito detalhes de Plutão vão continuar desconhecidos até 2015, quando a sonda New Horizons vai se aproximar dele.

Aparência e superfície

Mapa da superfície de Plutão, mostrando grandes variações de cor e albedo.

Três visões de Plutão de diferentes ângulos.A magnitude aparente média de Plutão é 15,1, aumentando para 13,65 durante o perélio. Para vê-lo, um telescópio com uma abertura de pelo menos 30 cm é necessário.Ele é parecido com uma estrela e não possui disco visível, mesmo em telescópios grandes, devido ao seu diâmetro angular, que é de apenas 0,11".

A distância e os atuais limites de telescópios fazem com que seja que impossível fotografar detalhes da superfície de Plutão.

Os mapas mais antigos de Plutão, feitos na década de 1980, eram mapas do brilho de Plutão feitos a partir de observações de eclipses causados por sua maior lua, Caronte. Observações foram feitas com as mudanças do brilho total médio do sistema Plutão-Caronte durante os eclipses. Por exemplo, eclipsando um ponto brilhante de Plutão muda o brilho total mais do que eclipsando um ponto escuro. Processamentos por computador de muitas observações assim podem ser usados para gerar um mapa de brilho. Esse método também pode ser usado para observar mudanças no brilho ao longo do tempo.

Os mapas atuais de Plutão foram produzidos a partir de observações feitas pelo Telescópio Espacial Hubble, que oferece a melhor resolução possível com a tecnologia atual, e mostra vários detalhes incluindo regiões polares e grandes pontos brilhantes. Os mapas são produzidos por um complexo processamento por computador, que encontra a melhor posição para as pequenas imagens do Hubble. Como as duas câmeras do Hubble usadas para gerar esses mapas não estão mais funcionando, esses mapas continuarão sendo os melhores mapas de Plutão até a visita da sonda New Horizons em 2015.

Esses mapas, juntos com a curva de luz de Plutão e as variações periódicos em seu espectro infravermelho, revelaram que a superfície de Plutão é notavelmente variável, com grandes mudanças no brilho e na cor.Plutão é um dos objetos com mais contraste do Sistema Solar, com tanto contraste quanto a lua de Saturno Jápeto As cores variam entre preto, laranja escuro e branco.Buei et al. descreveu a superfície de Plutão como "bem menos vermelha que Marte, e bastante semelhante a Io, porém um pouco mais laranja".

A superfície de Plutão mudou entre 1994 e 2003: a região polar do norte ficou mais brilhante o hemisfério sul escureceu. A vermelhidão geral de Plutão também aumentou consideravelmente, entre 2000 e 2002.Essas mudanças rápidas provavelmente estão relacionadas a variações de estações do ano, que são grandes em Plutão devido à inclinação axial e à excentricidade orbital.

Análises espectroscópicas da superfície de Plutão revelaram que ela é composta mais de 98% de gelo de nitrogênio, com traços de metano e monóxido de carbono. Um hemisfério de Plutão contém mais gelo de metano, enquanto o outro contém mais gelo de nitrogênio e monóxido de carbono.

Observações de Plutão feitas pelo telescópio Hubble estimam uma densidade entre 1,8 e 2,1 g/cm3, sugerindo uma composição interna de aproximadamente 60% de rocha e 40% de gelo.Como a decadência de minerais radioativos eventualmente iria aquecer os gelos o suficiente para as rochas se separarem deles, cientistas esperam que a estrutura interna de Plutão é diferenciada, com o material rochoso estabilizado em um denso núcleo cercado por um manto de gelo. O diâmetro do núcleo deve ser de cerca de 1 700 km, 70% do diâmetro de Plutão. É possível que o aquecimento continue atualmente, criando uma camada de oceano líquido de 100 a 180 km de profundidade no núcleo. O Institute of Planetary Research do DLR calculou que a relação densidade-raio de Plutão está em uma zona de transição, junto com Tritão, e entre satélites gelados como as luas de tamanho médio de Saturno e Urano e os satélites rochosos como Europa

Massa e tamanho

Comparação entre os pares Terra-Lua e Plutão-Caronte

A massa de Plutão é de 1,31×1022 kg, menos de 0,24% da massa da Terra, enquanto seu diâmetro é de 2 306 km, aproximadamente 66% do diâmetro Lua. Astrônomos, inicialmente pensando que Plutão era o Planeta X, inicialmente calcularam sua massa a partir dos efeitos em Urano e Netuno. Em 1955 foi calculado que Plutão tinha aproximadamente a mesma massa da Terra, e em 1971, outros cálculos abaixaram sua massa para aproximadamente a massa de Marte. No entanto, em 1976, Dale Cruikshank, Carl Pilcher e David Morrison, da Universidade do Havaí, calcularam seu albedo pela primeira vez, e foi descoberto que Plutão era muito luminoso para ter aquele tamanho e portanto não podia ter mais de 1% da massa da Terra. O albedo de Plutão é de 1,3 a 2,0 vezes maior que o da Terra.

Em 1978, com a descoberta de Caronte, foi possível determinar a massa do sistema Plutão-Caronte pela primeira vez. Quando os efeitos gravitacionais de Caronte foram medidos, a verdadeira massa de Plutão pôde ser determinada. Observações de Plutão em ocultações por Caronte permitiu os cientistas medirem seu diâmetro, enquanto a invenção da óptica adaptativa permitiu determinar sua forma precisamente.

Entre os objetos do Sistema Solar, Plutão é menor que os planetas telúricos, e com menos 0,2 vezes a massa lunar é menos massivo que sete satélites naturais: Ganimedes, Titã, Calisto, Io, a Lua, Europa e Tritão. Plutão tem mais do dobro do diâmetro do planeta anão Ceres, o maior asteroide do cinturão de asteroides, e doze vezes sua massa. No entanto, ele é menor que o planeta anão Éris, um objeto transneptuniano descoberto em 2006.

Atmosfera

Impressão artística da superfície e atmosfera de Plutão.

A atmosfera de Plutão consiste em uma fina camada de nitrogênio, metano e gases de monóxido de carbono, que são derivados dos gelos dessas substância na superfície. Sua pressão superficial varia de 6,5 a 24 μbar. A órbita alongada de Plutão tem um grande efeito em sua atmosfera: conforme Plutão se distancia do Sol, sua atmosfera congela gradualmente, e cai na superfície, e quando ele se aproxima do Sol, a temperatura na sua sólida superfície aumenta, causando os gelos sublimarem para gás. Isso cria um efeito antiestufa; a sublimação esfria a superfície de Plutão. Recentemente foi descoberto que a temperatura de Plutão é de cerca de 43 K (−230 °C), 10 K mais fria do esperado.

A presença de metano, que é um poderoso gás do efeito estufa, na atmosfera de Plutão cria uma inversão térmica, com temperaturas 36 K mais quente 10 km acima da superfície.A atmsofera inferior contém uma concentração maior de metano que a atmosfera superior.

A primeira evidência da atmosfera de Plutão foi descoberta pelo Kuiper Airborne Observatory em 1985, a partir de observações de uma ocultação de uma estrela atrás de Plutão. Quando um objeto sem atmosfera passa na frente de uma estrela, ela desaparece bruscamente. No caso de Plutão, a estrela apenas escureceu gradualmente.A partir da taxa de escurecimento, foi determinado que a pressão atmosférica era de 0,15 pascal, aproximadamente 1/700 000 a da Terra.A conclusão foi confirmada e foi reforçada por outras observações de uma outra ocultação em 1988.

Em 2002, uma outra ocultação estelar por Plutão foi observada e analisada por equipes lideradas por Bruno Sicardy do Observatório de Paris, James L. Elliot do Instituto de Tecnologia de Massachusettse Jay Pasachoff do Williams College.Surpreendentemente, a pressão atmosférica foi estimada em 0,3 pascal, mesmo que Plutão estava mais longe do Sol que em 1988 e portanto sua atmosfera deveria estar mais fria e rarefeita. Uma explicação para isso é que em 1987 o polo sul de Plutão saiu da sombra pela primeira vez em 120 anos, causando o nitrogênio extra sublimar da calota polar. Vai levar décadas para que o excesso de nitrogênio condense para fora da atmosfera enquanto ele congela em direção à escura calota de gelo do polo norte. Dados do mesmo estudo revelaram o que pode ser a primeira evidência de vento na atmosfera de Plutão.

Em outubro de 2006, Dale Cruikshank do NASA/Ames Research Center e seus colegas anunciaram a descoberta espectroscópica de etano na atmosfera de Plutão. O etano é produzido pela fotólise ou radiólise (a conversão química orientada pela luz solar ou partículas carregadas) do metano congelado na superfície que então vai para a atmosfera.

Satélites de Plutão

Plutão e suas três luas.

As luas de Plutão estão estranhamente perto de Plutão, em comparação com outros sistemas. Luas poderiam potencialmente orbitar Plutão a mais de 53% (69%, se retrógradas) do raio da esfera de Hill, a zona gravitacional estável da influência de Plutão. Psámata, por exemplo, orbita Netuno a 40% do raio de Hill. No caso de Plutão, somente os 3% internos da zona são ocupados por satélites. De acordo com os descobridores, o sistema de Plutão aparenta ser "altamente compacto e amplamente vazio", embora outros apontaram a possibilidade de um sistema de anéis.

Caronte

O sistema Plutão-Caronte é notável por ser o maior dos poucos planetas binários do Sistema Solar, definidos assim quando o baricentro se localiza acima da superfície do corpo primário (617 Patroclus é um exemplo menor).Isso e o grande tamanho de Caronte em relação a Plutão levou alguns astrônomos a chamá-lo de um planeta anão duplo.O sistema também é incomum pelo fato de haver acoplamento de marés nele, ou seja, o lado de Plutão virado para Caronte é sempre o mesmo e vice-versa. Por causa disso, o período de rotação dos dois corpos é igual ao período orbital em volta do centro de massa comum. Como Plutão gira de lado em relação ao plano orbital, o sistema Caronte também faz isso.Em 2007, observações de hidrato de amônia e cristais de água na superfície de Caronte feitas pelo Observatório Gemini sugerem a presença de crio-gêiseres ativos.

Nix (satélite) e Hidra (satélite)

Duas luas de Plutão adicionais foram fotografadas pelo Telescópio Espacial Hubble em 15 de maio de 2005, que receberam as designações provisórias S/2005 P 1 e S/2005 P 2. A União Astronômica Internacional nomeou oficialmente essas luas de Nix e Hidra em 21 de julho de 2006

Essas pequenas luas orbitam Plutão a aproximadamente duas e três vezes, respectivamente, a distância de Plutão a Caronte: Nix a 48 700 km e Hidra a 64 800 km do baricentro do sistema. Elas têm órbitas prógradas quase circulares que estão no mesmo plano orbital de Caronte e estão bem perto de uma ressonância orbital 4:1 e 6:1 com Caronte.

Observações de Nix e Hidra para revelar característica individuais estão em andamento. Às vezes Hidra é mais brilhante que Nix, sugerindo que é maior ou possui partes da sua superfície que variam o brilho. Os tamanhos são estimados a partir dos albedos. A similaridade espectral de Nix, Hidra e Caronte sugerem um albedo de 35%, similar ao de Caronte. Esse valor resulta em um diâmetro estimado de 46 km para Nix e 61 km para Hidra. O limite do diâmetro pode ser estimado assumindo o albedo de 4% dos objetos mais escuros do cinturão de Kuiper. Esses limites são de 137 ± 11 km e 167 ± 10 km, respectivamente.

A descoberta de duas pequenas luas sugerem que Plutão pode ter um sistema de anéis variável. Impactos de pequenos corpos podem criar detritos que podem virar anéis planetários. Dados de uma pesquisa óptica pela Advanced Camera for Surveys do Hubble sugerem que não há nenhum sistema de anéis em Plutão. Se um anel existir, ele é tênue comos os anéis de Júpiter ou está fortemente confinado a menos de 1 000 km de largura.

Conclusões similares foram feitas a partir de estudos de ocultações. Ao fotografar o sistema de Plutão, observações do Hubble colocaram limite em qualquer lua adicional. Com 90% de certeza, nenhuma lua adicional com mais de 12 km (ou no máximo 37 km com um albedo de 0,041) existe além do brilho de Plutão cinco segundos de arco do planeta anão. Isso assume um albedo de 0,38 como o de Caronte; com 50& de certeza o limite é 8 km.

Abaixo veremos um vídeo sobre Plutão