Interação gravitacional com corpos menores
A influência gravitacional de Netuno possui importante papel no movimento orbital dos objetos que se encontram além de sua órbita, no Cinturão de Kuiper, povoado por grandes corpos gelados e planetas anões. Alguns destes objetos entram em órbitas ressonantes com a órbita do planeta, o que geralmente faz com que as órbitas sejam estáveis, evitando-se o encontro dos corpos com Netuno, o qual desviaria fortemente sua trajetória.
O planeta anão Plutão está em ressonância 2:3 com Netuno, ou seja, enquanto Netuno completa duas voltas ao redor do Sol, Plutão completa exatamente três. Assim, mesmo apesar da órbita de Plutão se aproximar mais do Sol do que a de Netuno em um certo trecho, os dois corpos nunca se aproximam. Para valores comuns de ressonância são dados nomes aos grupos de corpos com este comportamento. Corpos que estão em ressonância 2:3 recebem a denominação coletiva de plutinos, enquanto os que estão em ressonância 1:2 são os twotinos.
Principais grupos ressonantes com Netuno.
A órbita de Netuno é compartilhada com objetos troianos, que encontram-se distribuídos próximo aos pontos localizados 60° a frente e atrás do planeta, nos pontos de Lagrange L4 e L5, respectivamente. Em janeiro de 2016, somente doze troianos foram descobertos na órbita de Netuno, sendo nove deles localizados à frente do planeta. O primeiro a ser descoberto foi o 2001 QR322, durante o programa Deep Ecliptic Survey em busca de corpos menores. A população de troianos netunianos, entretanto, deve ser muito maior, possivelmente comparável à quantidade de troianos de Júpiter ou mesmo maior. Isto porque os pontos de Lagrange são gravitacionalmente estáveis, assim como na órbita jupiteriana.
Somente um quasi-satélite do planeta Netuno foi descoberto até o presente momento, o asteroide (309239) 2007 RW10. Visto de Netuno, este objeto com 250 quilômetros de diâmetro parece orbitar ao seu redor, embora orbite o Sol. Está em ressonância 1:1 com o planeta, embora deva permanecer nesta configuração somente nos próximos 12 500 anos.
Formação e evolução
Configuração das órbitas dos gigantes gasosos no processo de migração planetária. Nota-se como a influência de Netuno espalha os objetos do Cinturão de Kuiper primordial.
O planeta Netuno se formou a partir da acreção de parte da matéria do disco protoplanetário existente ao redor do Sol primordial, inicialmente pela fusão de diversos planetesimais, de acordo com a hipótese nebular. Posteriormente, o núcleo de rocha ou gelo que se formara adquiriu dimensões suficientes para atrair o gás e a matéria ao seu redor até que o disco desaparecer por completo. Esse processo teria durado somente dez milhões de anos.
Após cessada a absorção de gases, muitos planetesimais que não foram incorporados aos planetas gigantes ficaram entre suas órbitas. Modelos numéricos sugerem que Netuno teria se formado bem mais próximo do Sol, somente a 23 UA. Contudo, a interação gravitacional dos gigantes gelados com os planetesimais os jogava para o interior do Sistema Solar (causando o período caótico do intenso bombardeio tardio) e, por conservação de energia, impulsionava Urano e Netuno para mais longe do Sol. A migração planetária pela qual o planeta passou teve reflexo na configuração do Cinturão de Kuiper, arrastando alguns objetos para órbitas ressonantes, nas quais se mantêm até o presente momento, ou direcionando-os para fora de sua órbita.
Tritão provavelmente não se formou próximo a Netuno, mas teria sido capturado pela gravidade do planeta em algum momento em sua história, por isso possui uma órbita retrógrada. Sua aproximação ao planeta teria perturbado a órbita de eventuais satélites preexistentes, levando à colisão entre eles. A configuração natural da órbita de Tritão faz com que o mesmo se aproxime gradualmente do planeta até que, em algum momento no futuro, o satélite atinja o limite de Roche e a gravidade de Netuno o faça se romper completamente, formando-se então um grande sistema de anéis.
Anéis
Neptuno no infravermelho próximo com anéis e luas individuais, fotografado pelo JWST 2022.
Netuno é circundado por um tênue sistema de anéis, de cuja existência se suspeitava desde a década de 1980, e que vieram a ser confirmados pela sonda Voyager 2. Observava-se uma redução do brilho das estrelas nas proximidades do planeta durante uma ocultação, mas nunca de forma simétrica. As fotografias da Voyager 2 mostraram se tratar na verdade de anéis com pouco material em si, boa parte concentrada em aglomerações que formam arcos, mais brilhantes em comparação com o restante do próprio anel, característica única no Sistema Solar.
Os anéis são formados em sua maioria por partículas de poeira escuras que refletem pouca luz solar, possivelmente formadas por gelo de metano. Os arcos formados em um dos anéis poderiam ser criados pela recente desfragmentação de um pequeno satélite há alguns milhares de anos. Suspeita-se que todo o sistema de anéis seja relativamente jovem, podendo ter sido formado há menos de um milhão de anos. O sistema de anéis, de acordo com contínuas observações, mostra-se instável, por conta de que alguns dos arcos estão se tornando mais rarefeitos e desaparecendo.
Principais componentes de Netuno, incluindo sua estrutura interna, anéis e satélites naturais.
Satélites naturais
Tritão, o maior satélite natural de Netuno.
Netuno possui quatorze satélites naturais conhecidos. O maior deles é Tritão, que possui muitas características peculiares. Uma delas é que o satélite circula Netuno em uma órbita retrógrada, ou seja, em sentido oposto ao de rotação do planeta, sendo o único dos grandes satélites do Sistema Solar a executar tal movimento, o que poderia ser explicado se o satélite não tivesse se formado junto com o planeta, mas tivesse sido capturado por este posteriormente. Tritão possui aproximadamente 2 700 quilômetros de diâmetro, sendo mais de 6 vezes maior que Proteu, a segunda maior lua do planeta, que possui 420 quilômetros de diâmetro. Sua superfície é formada por camadas de nitrogênio, metano e dióxido de carbono congelados, marcados por características que sugerem atividade geológica. Tritão possui ainda uma atmosfera rarefeita e praticamente transparente, composta principalmente de nitrogênio. O satélite possui uma das menores temperaturas já detectadas no Sistema Solar, atingindo somente 35 K (-238 °C).
Proteu, o segundo maior satélite natural de Netuno.
Nereida que, junto com Tritão e Larissa, eram os únicos satélites conhecidos de Netuno até o sobrevoo da Voyager 2, possui uma órbita extremamente elíptica e diâmetro de somente 340 km. Além de seu pequeno tamanho, possui uma baixa refletividade, o que torna sua observação extremamente difícil a partir da Terra. É o terceiro maior satélite natural do sistema netuniano, precedido por Proteu, cujo diâmetro é de 420 km. Além de Proteu, outros cinco satélites naturais foram descobertos a partir de imagens da Voyager 2, dentre eles Náiade, Talassa, Despina e Galateia, e o restante a partir dos grandes telescópios na Terra.
A configuração peculiar do sistema de satélites e anéis de Netuno sugere uma história conturbada. Em especial, a captura gravitacional de Tritão por Netuno pode ser a causa da órbita incomum de Nereida, assim como ser responsável por limpar as proximidades de sua órbita ao redor do planeta. Além disso, a existência de muitas pequenas luas nas proximidades dos anéis pode ser a fonte de poeira que mantém os anéis, através de pequenos impactos que acontecem com cometas ou meteoros.
Observação e exploração
Por conta de sua imensa distância à Terra, Netuno não pode ser observado a olho nu, pois apresenta uma magnitude que varia de aproximadamente +7,8 a +8, enquanto, em uma noite escura as estrelas mais fracas observáveis possuem magnitude de +6. Por isso sua observação pode ser feita somente com o auxílio de um telescópio. Tritão, brilha com uma magnitude de somente +13,4, sendo necessário no mínimo um telescópio de 200 mm para observá-lo. O disco visível do planeta Netuno possui um diâmetro angular que varia entre 2,2 e 2,4 segundos de arco,[nota 5] por isso sua observação é fortemente perturbada pela turbulência atmosférica. O período sinódico, no qual o planeta retorna à mesma longitude na esfera celeste a partir da Terra é de 367,5 dias. O albedo de Netuno é de 0,29, ou seja, o planeta reflete quase um terço da luz que recebe do Sol.
Os desenhos astronômicos de Galileu mostram que ele observou Netuno no dia 28 de dezembro de 1612, e outra vez no dia 27 de janeiro de 1613; em ambas as ocasiões, o planeta estava muito próximo — em conjunção — a Júpiter. Mas, como pensou que se tratasse de uma estrela fixa, não lhe pode ser creditada a descoberta. Durante o período da sua primeira observação em dezembro de 1612, o movimento aparente de Netuno estava excepcionalmente lento, pois, no mesmo dia, o planeta havia iniciado o período retrógrado do seu movimento aparente no céu, que não podia ser percebido da Terra por meio dos instrumentos primitivos de Galileu.
Descoberta
A partir da descoberta de Urano em 1781, sua órbita passou a ser detalhadamente estabelecida a partir de numerosas observações, feitas principalmente pelo astrônomo francês Jean Baptiste Joseph Delambre. Entretanto, a posição observada do planeta não concordava com os cálculos estabelecidos, ou seja, não ocupava exatamente a posição prevista por modelos matemáticos, estando um pouco atrasado ou um pouco adiantado em sua órbita. Sugeriu-se, então, que estas perturbações gravitacionais seriam causadas por outro corpo celeste que orbitaria o Sol além de Urano. Desta forma, a partir de cuidadosas observações das variações da posição de Urano, seria possível calcular a posição do corpo desconhecido.
O desafio foi aceito por John Couch Adams, um astrônomo da Universidade de Cambridge, em 1843, quando passou a trabalhar com os dados obtidos até então, provando matematicamente ser possível a existência de um outro corpo celeste que seria responsável pela perturbação da órbita de Urano. Ele enviou os resultados para George Biddell Airy, astrônomo real britânico, que não fez nada com os resultados enviados por Adams até 1846, quando outro astrônomo francês, Urbain Le Verrier publicou resultados de seus cálculos independentes da localização do novo planeta, semelhante à posição obtida por Adams. Airy então designou dois astrônomos, James Challis e William Lassell, para procurarem o planeta. Em duas ocasiões, Challis afirmou ter visto o planeta, mas suas observações precisavam ser confirmadas. Sua estratégia para encontrar o planeta consistia em observar certa região do céu e comparar com as cartas estelares. Uma estrela observada que não estivesse na carta possivelmente seria o planeta.
Enquanto isso, Le Verrier, por carta, persuadiu o astrônomo Johann Gottfried Galle, do Observatório de Berlim, a procurar com o telescópio refrator do local. Heinrich Louis d'Arrest, um estudante, sugeriu a Galle que eles comparassem uma carta do céu recentemente desenhado na região do local previsto por Le Verrier com o céu observado no momento para procurar pelo deslocamento característico do planeta. Na mesma noite do recebimento da carta, em 23 de setembro de 1846, encontraram uma "estrela" que não estava nas cartas. Na noite seguinte observaram sua ligeira mudança de posição, o que confirmava de fato se tratar de um planeta, que estava a um grau de onde Le Verrier previra que estaria, e a cerca de 12° da previsão de Adams. Posteriormente, Challis percebeu que ele havia observado o planeta duas vezes em agosto, mas não o identificara devido à sua abordagem casual do trabalho.
“O planeta cuja posição foi prevista de fato existe. No mesmo dia que recebi sua carta encontrei uma estrela de oitava magnitude que não estava na excelente carta (desenhada pelo Dr. Bremiker), Hora XXI da série de mapas celestes publicado pela Academia Real de Berlim. As observações feitas no dia seguinte determinaram se tratar do planeta procurado.”
Trecho da carta escrita por Johann Galle para Urban Le Verrier em 25 de setembro de 1846.
Na época da descoberta, houve muita rivalidade entre franceses e britânicos sobre qual país merecia os créditos pela descoberta. Posteriormente, chegou-se a um consenso internacional de que Le Verrier e Adams mereciam o crédito em conjunto. No entanto, a questão está agora sendo reavaliada por historiadores, devido à redescoberta, em 1998, dos "papéis sobre Netuno" (documentos históricos do Observatório de Greenwich), que foram aparentemente roubados pelo astrônomo Olin J. Eggen e escondidos por quase três décadas, sem serem redescobertos (em sua possessão) até imediatamente após sua morte. Após a revisão dos documentos, alguns historiadores agora sugerem que Adams não merece crédito igualmente a Le Verrier. Desde 1966, Dennis Rawlins tem questionado a credibilidade da reivindicação de Adams de co-descoberta. Em um artigo de 1992, em seu jornal Dio, ele considera a reivindicação britânica um "roubo". "Adams fez alguns cálculos, mas ele estava um tanto incerto sobre onde ele dizia que estava Netuno", diz Nicholas Kollerstrom, da University College London em 2003.
Observatório de Berlim (Av. Unter den Linden), no qual ocorreu a descoberta de Netuno. (Die Neue Sternwarte in Berlin, pintura a óleo de Carl Daniel Freydanck, 1838).
A nomeação
Pouco depois da sua descoberta, Netuno foi simplesmente chamado de "planeta exterior a Urano". Galle foi o primeiro a sugerir um nome, propondo nomeá-lo em homenagem ao deus Jano. Na Inglaterra, Challis propôs o nome Oceano.
Reivindicando o direito de nomear a sua descoberta, Le Verrier rapidamente propôs o nome Netuno para o seu novo planeta, afirmando falsamente que o nome já havia sido oficialmente aprovado pelo Bureau des Longitudes francês. Em outubro, chegou a denominar o planeta Le Verrier, com o seu próprio nome, e foi lealmente apoiado pelo diretor do Observatório de Paris, François Arago. No entanto, como essa sugestão encontrou dura oposição fora da França, os almanaques franceses rapidamente reintroduziram o nome Herschel para Urano, em homenagem ao seu descobridor, Sir William Herschel, e Leverrier para o novo planeta.
Em 29 de dezembro de 1846, Friedrich Georg Wilhelm Struve declarou-se publicamente a favor do nome Netuno para a Academia de Ciências da Rússia e, em poucos anos, Netuno tornou-se o nome internacionalmente aceito. Na mitologia romana, Netuno é o deus dos mares, identificado com o grego Poseidon. O uso de um nome mitológico parecia concordar com a nomenclatura dos outros planetas, que foram nomeados em homenagem a deuses romanos.
Observações posteriores
Já em 10 de outubro de 1846, 17 dias após a descoberta de Netuno, o astrônomo inglês William Lassell descobriu o seu principal satélite, Tritão, a pedido de John Herschel, que lhe escrevera uma carta nove dias antes.
Ao fim do século XIX, criou-se a hipótese de que irregularidades observadas no movimento de Urano e Netuno fossem causados pela presença de um outro planeta mais exterior. Após extensas campanhas de busca, Plutão foi descoberto em 18 de fevereiro de 1930, nas coordenadas previstas pelos cálculos de William Henry Pickering e Percival Lowell. No entanto, o novo planeta estava muito distante para que pudesse gerar a irregularidade observada no movimento de Urano, enquanto a irregularidade do movimento de Netuno era, na verdade, um erro no cálculo da massa do planeta (que foi definida com a missão da Voyager 2), e que, além disso, originava da irregularidade de Urano. A descoberta de Plutão foi, portanto, um tanto acidental.
Devido à sua grande distância, pouco se sabia sobre Netuno, pelo menos até a metade do século XX, quando Gerard Kuiper descobriu a sua segunda lua, Nereida. Nos anos setenta e oitenta, surgiram indícios sobre a probabilidade da presença de anéis ou arcos de anéis. Em 1981, Harold Reitsema descobriu a sua terceira lua, Larissa.
Netuno fica para trás. Fotografia feita pela Voyager 2 em 28 de agosto de 1989 após passar pelo planeta. Abaixo o seu maior satélite natural, Tritão. A partir de então a sonda segue para os confins do Sistema Solar.
Exploração
A maior quantidade de dados obtida sobre o planeta foi coletado a partir da única sonda que já passou próxima a Netuno, a Voyager 2. Lançada em 1977, a sonda estava inicialmente programada para visitar Júpiter e Saturno, mas aproveitou-se da posição favorável para visitar os dois outros gigantes, Urano e Netuno, em uma única viagem, através da técnica de gravidade assistida, na qual a atração gravitacional de um planeta é utilizada para direcionar a sonda para o seguinte.
A Voyager 2 realizou sua máxima aproximação entre 24 e 25 de agosto de 1989, quando passou a menos de cinco mil quilômetros acima da atmosfera do planeta, embora as observações tenham transcorridos entre junho e outubro do mesmo ano. Algumas horas depois passou a quarenta mil quilômetros de Tritão, reunindo imagens de alta resolução de sua superfície. A proximidade permitiu à sonda coletar dados detalhados sobre as dimensões, composição e campo magnético, além de descobrir o sistema de anéis e seis novos satélites naturais e acompanhar sua complexa dinâmica atmosférica, através de cerca de dez mil fotografias enviadas, além de outros dados.
Oficialmente, não há missões planejadas para o planeta Netuno, embora muitas propostas tenham sido feitas, entre elas o Neptune/Triton Orbiter. Entretanto, a observação do planeta se manteve contínua, utilizando-se do Telescópio Espacial Hubble e os grandes telescópios espalhados pelo mundo. Estas observações permitem acompanhar a dinâmica do surgimento de nuvens e tempestades na atmosfera do planeta, através de equipamentos que permitem coletar dados em vários comprimentos de onda. Contudo o nível de detalhe é muito inferior à riqueza de detalhes fornecida pela sonda.
VEJA TAMBÉM
◙ NETUNO / NEPTUNE (Part 2 of 3);
◙ NETUNO / NEPTUNE (Part 1 of 3).
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