Cometa Halley

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1P/Halley
Lspn comet halley.jpg
Descoberta
Descoberto por Edmond Halley
Data 1696
Outros nomes Cometa Halley, 1P
Informações orbitais
Excentricidade (e) 0,967
Semi-eixo maior (a) 17,8 UA
Periélio (q) 0,586 UA
Afélio (Q) 35,1 UA
Período orbital (P) 75,3 anos
Inclinação (i) 162,3°
Último periélio 9 de fevereiro de 1986 (31 anos)
Próximo periélio 28 de julho de 2061
Propriedades físicas
Dimensões 15×8 km
Massa 2,2×1014 kg
Velocidade de escape ~0.002 km/s

Cometa Halley, oficialmente designado 1P/Halley,[1] é um cometa periódico, visível na Terra a cada 74-79 anos.[1][2][3] O Halley é o único cometa de curto período que é regularmente visível a olho-nu da Terra e o único cometa a olho-nu a aparecer nos céus durante uma só geração. A última aparição dele foi em 1986 e seu retorno está marcado para 2061.[4]

O retorno do Halley ao Sistema Solar interior foi observado e registrado por observadores e astrônomos desde, pelo menos, 240 a.C.. Registros do Halley apareceram na China, Babilônia, crônicas da Europa Medieval, mas ninguém o reconheceu como sendo o retorno do mesmo objeto. Sua periodicidade foi determinada pela primeira vez em 1705, pelo astrônomo inglês Edmond Halley, cujo nome foi dado ao cometa.[1] Em sua aparição de 1986, o Halley se tornou o primeiro cometa a ser observado em detalhes por uma espaçonave, fornecendo os primeiros dados da estrutura de seu núcleo, bem como o mecanismo da cabeleira e cauda.[5] Essas observações confirmaram várias hipóteses sobre construção do cometa, em especial o modelo de Fred Whipple, de que os cometas são "bolas de gelo sujas", que diz que cometas são compostos por uma mistura de gelos voláteis como os de água, dióxido de carbono e amônia, junto de poeria cósmica.[6] Observações seguintes também reformulariam estas ideias. Hoje se sabe que a superfície do Halley é, em grande parte, composta por materiais não voláteis, poeirentos e que apenas uma pequena porção de sua composição é de gelo.[7]

Cálculo da órbita

Halley foi o primeiro cometa a ser reconhecido como periódico. O senso comum a respeito de cometas, um legado de Aristóteles e que durou até a Renascença, era de que cometas eram distúrbios na atmosfera da Terra. A ideia foi descartada por Tycho Brahe, em 1577, que usou medidas da paralaxe para mostrar que cometes jaziam além da Lua. Muitos ainda não estavam convencidos que cometas orbitavam o Sol e assumiam que eles deviam seguiam uma trajetória reta através do Sistema Solar.[8]

Em 1687, Isaac Newton publicou sua Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, onde delineou as leis da física e do movimento. Seu trabalho sobre cometas, porém, ficou incompleto. Apesar de suspeitar que dois cometas que apareceram e, 1680 e depois em 1681 eram o mesmo objeto antes e depois de passar pelo Sol (o que se provou mais tarde estar incorreto), ele não foi capaz de conciliar o movimento dos cometas com seu modelo.[8]

O amigo e editor de Newton, Edmond Halley, foi quem publicou Synopsis of the Astronomy of Comets, em 1705, usando as leis de Newton para calcular os efeitos gravitacionais de Júpiter e Saturno em órbitas cometárias. Junto do estudo de registros históricos, os cálculos lhe permitiram determinar que os elementos orbitais de um segundo cometa, que apareceu em 1682, eram praticamente os mesmos daqueles dois cometas que apareceram em 1531 (observados por Petrus Apianus) e em 1607 (observados por Johannes Kepler). Edmond concluiu que os três cometas eram, na verdade, o mesmo objeto que retornava a cada 76 anos, um período que depois se descobriu ser entre 74 a 79 anos. Após uma grosseira estimativa da perturbação que o cometa teria devido à atração gravitacional dos planetas, ele previu o retorno do cometa em 1758, mas Edmond faleceu em 1742, sem conseguir observá-lo.[8]

A previsão para o retorno do cometa se provou correta, mas ele não foi avistado até 25 de dezembro de 1758 por Johann Georg Palitzsch, um astrônomo amador e fazendeiro alemão. Ele não passou por seu periélio até 13 de março de 1759, pois a atração de Júpiter e Saturno causou um atraso de 618 dias. Este efeito gravitacional foi incluído nos cálculos do retorno, com um mês de erro, para 13 de abril,[9] por uma equipe de três matemáticos franceses: Alexis Clairaut, Joseph Lalande e Nicole-Reine Lepaute.[8] A confirmação do retorno do cometa foi também a confirmação de que outros objetos orbitavam o Sol, não apenas planetas. Também um dos primeiros testes bem-sucedidos da física newtoniana e uma demonstração de seu poder de explanação dos eventos astronômicos. O cometa foi primeiro nomeado como Halley em 1759, pelo astrônomo francês Nicolas Louis de Lacaille.[10]

Alguns estudiosos propuseram que os astrônomos mesopotâmicos do primeiro século já teriam reconhecido que o cometa Halley era periódico[11] Esta teoria é reforçada por uma passagem do Talmude que se refere à uma "estrela que aparece uma vez em setenta anos que faz errar os capitães dos navios."[12]

Em 1981, astrônomos tentaram calcular as órbitas passadas do Halley através de uma integração numérica, começando a partir de observações precisas dos séculos XVII e XVIII. No entanto, os resultados não foram precisos e foi necessário se utilizar das antigas observações chinesas para tornar os cálculos mais precisos.[8][10]

Órbita e origem

O período orbital do Halley varia entre 74 a 79 anos desde 240 a.C.. Sua órbita ao redor do Sol é grandemente elíptica, com uma excentricidade orbital de 0,967. O periélio, ponto em que a órbita do cometa está mais próxima do Sol é de apenas 0,6 unidades astronômicas (UA). Seu afélio, sua maior distância do Sol, é de 35 UA, grosseiramente a distância de Plutão do Sol. Pouco comum para um objeto no Sistema Solar, a órbita do Halley é retrógrada; ele orbita o Sol oposto à órbita dos planetas, ou no sentido anti-horário ao pólo norte do Sol. Sua órbita é inclinada em 18° para a eclíptica, em grande parte para o sul da mesma. Por ser retrógrado, sua verdadeira inclinação é de 162°.[13]

O caminho orbital Halley, delineado em azul, contra as órbitas de Júpiter, Saturno, Urano e Netuno, em vermelho.

Devido à sua órbita retrógrada, o cometa Halley tem uma das maiores velocidades relativas à Terra. Sua passagem em 1910 teve uma velocidade relativa calculada em 254,016 km/h.[14] Como sua órbita se aproxima da Terra em dois lugares distintos, o cometa também está associado a duas chuvas de meteoros: a Eta Aquáridas, mais ou menos em maio, e a Oriônidas, mais ou menos em outubro.[15] O cometa é o gerador da chuva de Oriônidas. Observações feitas em 1986, sugerem que ele pode perturbar a chuva de meteoros de Eta Aquáridas, mas não necessariamente ser sua geradora.[16]

O Halley é considerado um cometa periódico ou de curto período, um objeto cuja órbita dura 200 anos ou menos. Isso contrasta com os cometas de longo período, cujas órbitas podem durar até milhares de anos. Cometas periódicos têm uma inclinação média para a eclíptica de apenas dez graus, e um período orbital de apenas 6,5 anos, então a órbita de Halley é bastante atípica.[10] A maioria dos cometas de curto período (aqueles com períodos orbitais menores que vinte anos e com inclinações de 20 a 30 graus ou menos) são chamados de cometas Júpiter (JFC).[17] Aqueles que se assemelham ao Halley, com períodos orbitais de 20 a 200 anos e inclinações que vão de zero a até 90 graus, são chamados de cometas tipo-Halley (HTC).[18][19]

As órbitas de cometas tipo-Halley sugerem que eles eram, originalmente, cometas de longo período, cujas órbitas foram perturbadas pela gravidade de planetas gigantes e direcionadas para o Sistema Solar interior.[18] Se Halley fosse um cometa de longo período, ele teria se originado, provavelmente, na Nuvem de Oort,[19] uma região do Sistema Solar repleta de corpos planetários esféricos com uma extensão variando de 20 mil a 50 mil UA. Os cometas Júpiter, por sua vez, teriam se formado no Cinturão de Kuiper, um disco achatado de detritos gelados que ficam em distâncias entre 30 UA e 50 UA do Sol. Um outro local de origem para cometas tipo-Halley foi proposto em 2008, quando um objeto transnetuniano com uma órbita retrógrada semelhante à do Halley, foi encontrado. O 2008 KV42 tem uma órbita que vai de Urano até duas vezes a distância de Plutão. Pode ser um membro de uma população de objetos do Sistema Solar que serve como fonte de cometas tipo-Halley.[20]

O Halley, provavelmente, tem estado em sua órbita atual entre 200 mil e 16 mil anos, apesar de não ser possível integrar numericamente sua órbita para mais de dez aparições. Aparições antes de 847 só podem ser verificadas com registros históricos.[21] Os efeitos não gravitacionais podem ser cruciais; à medida que Halley se aproxima do Sol, ele expele jatos de sublimação de gás de sua superfície, o que o desvia ligeiramente de sua trajetória orbital. Essas alterações orbitais causam atrasos em seu periélio de quatro dias, em média.[22]

Em 1989, Boris Chirikov e Vitaly Vecheslavov analisaram 46 aparições do cometa Halley através de registros históricos e simulações em computador. Os estudos mostram que sua dinâmica era caótica e imprevisível em longas escaladas de tempo.[23] A estimativa de duração do cometa Halley pode ser maior que 10 milhões de anos. Trabalhos recentes sugerem que ele vai evaporar ou se partir em dois nos próximos dez mil anos ou mais, ou será ejetado do Sistema Solar em algumas centenas de milhares de anos.[19][24]

Estrutura e composição

As missões das sondas Vega e Giotto deram aos cientistas planetários suas primeiras visões da estrutura e da superfície do Halley. Como todos os cometas, assim que ele se aproxima do Sol, seus componentes voláteis (aqueles com baixo ponto de ebulição, como a água, o monóxido de carbono, o dióxido de carbono e outros gelos voláteis) começam a sublimar da superfície, vindos do núcleo. Isso leva o cometa a desenvolver uma cabeleira, ou atmosfera, de cerca de 10 mil quilômetros de diâmetro.[25] A evaporação de gelo sujo libera partículas de poeira, que viajam pelo gás para longe do núcleo. Moléculas de gás na cabeleira absorvem a luz solar e então a reirradia em diferentes comprimentos de onda, um fenômeno conhecido como fluorescência, em que partículas de poeira espalham a luz. Os dois processos são responsáveis por tornar a cabeleira visível.[26]

Como uma fração das moléculas de gás da cabeleira são ionizadas pela radiação ultravioleta do sol, a pressão do vento solar (uma corrente de partículas carregadas emitida pelo Sol) puxam os íons da cabeleira até formarem uma cauda, que pode se estender por até 100 milhões de quilômetros pelo espaço. Mudanças na corrente do vento do solar podem causar eventos de desconexão, onde a cuada pode se separar completamente do núcleo.[27][28]

Apesar do tamanho de sua cabeleira, o núcleo do cometa é relativamente pequeno, cerca de 15 quilômetros de comprimento por 8 de largura e cerca de 8 quilômetros de espessura. Sua forma lembra vagamente a de um amendoim.[28] Sua massa é relativamente baixa (2,2 x 1014kg)[29] com uma densidade de cerca de 0,6 g/cm3, indicando ser composto por partes pequenas, juntas frouxamente, formando uma estrutura que lembra uma pilha de detritos.[30] Observações feitas em terra do brilho da cabeleira sugerem que o período de rotação do Halley é de aproximadamente 7,4 dias. Imagens obtidas por sondas e naves de seus jatos e estrutura sugerem um período de 52 horas.[31] Devido à forma irregular de seu núcleo, a rotação do cometa é em si bastante complexa.[28] Cerca de 25% da superfície do cometa foi captada em imagens pelas missões espaciais e as imagens revelam uma topografia extremamente variada, com colinas, montanhas, falhas, depressões e ao menos uma cratera.[31]

De todos os cometas periódicos, o Halley é o mais ativo, junto do Encke e do Holmes, sendo uma ou duas ordens de magnitude menos ativo.[31] No lado voltado para o sol, o lado diurno, é bem mais ativo que o lado noturno. Observações feitas por sondas mostraram gases sendo ejetados do núcleo: 80% vapor de água, 17% monóxido de carbono e 3 a 4% de dióxido de carbono,[32] com traços de hidrocarbonetos.[33] Dados mais recentes estipulam um valor de 10% para monóxido de carbono, além de traços de metano e amônia.[34] As partículas de poeira são basicamente uma mistura de compostos de carbono-hidrogênio-oxigênio-nitrogênio (no acrônimo em português CHONPS) bastante comuns no Sistema Solar, junto de silicatos, normalmente encontrados nas rochas terrestres.[28] As partículas de poeira diminuem em tamanho até os limites da detecção (~0.001 µm).[5] Acreditava-se que a proporção de deutério para hidrogênio na água liberada pelo Halley seria semelhante àquela encontra nos oceanos da Terra, sugerindo que os cometas tipo-Halley pudessem ter contribuído com o aporte de água para o planeta em sua formação. Mas observações posteriores mostraram que a proporção de deutério do Halley era bem maior do que aquela encontrada nos oceanos terrestres, o que indica que os cometas não foram a fonte, ou talvez não tenham sido a única fonte da água na Terra.[28][35]

A sonda Giotto forneceu as evidências necessárias para a confirmação da hipótese de Fred Whipple, de que os cometas seriam "bolas de neve sujas". Ele postulou que os cometas são objetos gelados, aquecidos pelo Sol conforme se aproximam do Sistema Solar interno, levando o gelo da superfície à sublimação, ejetando material volátil, criando a cabeleira. Giotto confirmou a hipótese, mas com algumas modificações.[28] O albedo do Halley, por exemplo, é cerca de 4%, o que significa que ele reflete apenas 4% da radiação solar que nele incide, algo semelhante ao do carvão.[36] Apesar da luminosidade que é vista da Terra, o Halley na verdade é bastante escuro. A temperatura da evaporação na superfície varia de 170 K (−103 °C) no alto albedo a 220 K (−53 °C) no baixo albedo; a missão Vega apontou que a temperatura da superfície varia entre 300–400 K (30–130 °C), sugerindo que apenas 10% da superfície do Halley é ativa e que grandes partes dele estavam revestidas por uma camada de poeira escura que reteve o calor.[5] As observações de ambas as missões sugerem que o cometa é feito, de fato, predominantemente por compostos não-voláteis e que se assemelha à uma "gelada bola suja" do que a uma "bola de neve suja".[31][37]

História

Observações do cometa Halley gravadas em escrita cuneiforme em uma tábua de argila, entre 22 e 28 de setembro de 164 a.C., na Babilônia, Iraque. British Museum
(BM 41462)

Antes de 1066

Pode ter havido um registro do Halley em 467 a.C., mas não se tem certeza. Um cometa foi registrado pelos antigos gregos entre 468 e 466 a.C. e a data, local, duração e a chuva de meteoros associada indicam ter sido o Halley. Segundo Plínio, o Velho, no mesmo ano um meteorito caiu na cidade de Egospótamo, na Trácia. Ele o descreve como marrom, do tamanho de uma carroça.[38] Crônicas chinesas também mencionam um cometa no mesmo ano.[38]

Registro da passagem do Halley por astrônomos chineses em 240 a.C. em Registros do Historiador ou Shiji

O primeiro registro que certamente era do Halley foi feito em 240 a.C., na crônica chinesa Registros do Historiador ou Shiji, que descreve um cometa que apareceu no leste e se moveu para o norte.[39] O único registro de sua aparição em 164 a.C. foi encontrada em dois fragmentos de tábuas de argila da Babilônia, que hoje estão no British Museum.[39] A aparição de 87 a.C. foi registrada em tábuas babilônicas que dizem que o cometa podia ser visto "dia após dia", por cerca de um mês.[40] Acredita-se que essa aparição esteja representada em moedas do reinado do rei Tigranes, o Grande, da Armênia, onde é possível ver,d e acordo com os autores, "uma estrela com uma cauda curva", que representaria a passagem do Halley em 87 a.C.. O rei teria visto o cometa passando perto do Sol em 6 de agosto daquele ano e para os armênios significaria uma nova era para o Rei dos Reis.[41]

Astrônomos chineses registraram a aparição do cometa em 12 a.C. no Livro de Han, de agosto até outubro.[2] Passando a apenas 0,16 UA da Terra em 12 a.C., alguns anos antes do alegado nascimento de Jesus Cristo, levou alguns teólogos e astrônomos a argumentar que o Halley poderia explicar a história bíblica da "Estrela de Belém". Outras explicações são uma conjunção planetária e outros cometas que teriam passado na data de nascimento de Cristo.[42] Foi sugerido, em uma passagem do Talmude, uma aparição do Halley, de "estrela que aparece uma vez em setenta anos que faz errar os capitães dos navios."[43] que seria a de 66 d.C.. A passagem é atribuída ao rabino Joshua ben Hananiah e esta é a única aparição a ocorrer enquanto o rabino esteve vivo.[44]

Em 141 d.C., cronistas chineses registraram a passagem do Halley[45] e no trabalho no idioma tamil, chamado Purananuru, há uma conexão desta aparição com a morte do rei do sul da Índia, Yanaikatchai Mantaran Cheral Irumporai, da dinastia Chera.[38] As passagens de 374 e 607 passaram a apenas 0,09 UA da Terra. Em 684, a passagem do Halley foi registrada na Europa em uma das fontes utilizadas para compilar as Crônicas de Nuremberg, em 1493 e por cronistas chineses.[46]

Em 847, o cometa deve ter passado a apenas 0,03 UA da Terra, cerca de 5,1 milhões de quilômetros, a maior aproximação até hoje.[38] Sua cauda pode ter se alongado em um ângulo de 60° pelo céu. Há registros de astrônomos na China, Japão, Alemanha, Império Bizantino e Oriente Médio.[2] A passagem de 912 foi registrada nos Anais de Ulster, que registra aquele como: "um ano escuro e chuvoso, um cometa surgiu."[47]

1066

A passagem do Halley em 1066, registrada na Tapeçaria de Bayeux

Em 1066, o cometa foi visto na Inglaterra e considerado um presságio. Mais tarde, naquele ano, o rei Haroldo II morreu na Batalha de Hastings e o cometa foi considerado um mau presságio. Porém, para os inimigos de Haroldo, foi considerado um bom presságio, especialmente para o homem que o derrotou, Guilherme, o Conquistador. O Halley está representado na Tapeçaria de Bayeux como uma estrela de fogo e registros descrevem que ele era quatro vezes maior que Vênus e brilhava como 1/4 do brilho da Lua.[38] Esta passagem também foi registrada na Crônica Anglo-Saxônica. Eilmer de Malmesbury, um monge beneditino inglês, pode ter observado o Halley em 989 e assim escreveu em 1066:

Os registros irlandeses em Anais dos Quatro Mestres, também registraram o cometa como "uma estrela que apareceu na sétima calenda de maio, na terça-feira depois da Páscoa, de cuja luz do brilho não era maior que a luz da Lua, e era visível para todos até o fim quatro noites depois".[47] Os nativos americanos da região do Chaco, no Novo México, deixaram petróglifos registrando a passagem do Halley em 1066.[49]

1145–1378

A passagem de 1145 foi registrada pelo monge Eadwine Psalter, da Cantuária. Alguns pesquisadores atribuem a passagem de 1222 a inspiração que Genghis Khan precisava para iniciar suas conquistas na Europa.[50] A passagem de 1301 pode ter sido avistada por Giotto, que a representou como a Estrela de Belém, um cometa de cor de fogo, na seção da natividade da Cappella degli Scrovegni, completada em 1305.[46]

"Adoração dos Magos" (cerca de 1305) por Giotto, que propositalmente pintou a Estrela de Belém como sendo o cometa Halley, que tinha sido avistado apenas 4 anos antes da pintura.

Em 1378, a passagem foi registrada nos Annales Mediolanenses.[38]

1456

Quando o Halley apareceu em 1456, o Império Otomano invadiu o Reino da Hungria, culminando com o Cerco de Belgrado em julho do mesmo ano. Em uma bula pontifícia, o Papa Calisto III ordenou que orações especiais fossem feitas para a proteção da cidade. Em 1470, o estudioso Bartolomeo Platina assim escreveu em A Vida dos Papas[51]:

Depois de testemunhar uma luz brilhante no céu, que muitos historiadores identificam como sendo o cometa Halley, o imperador da Etiópia de 1434 a 1468, Zara Yaqob, fundou a cidade de Debre Berhan, a "Cidade da Luz", e a tornou sua capital para ser uma lembrança de seu reino.[52]

1531–1835

Os periódicos retornos do Halley foram objetos de investigação científica a partir do século XVI. As três passagens, de 1531 a 1682, foram registradas por Edmond Halley, que o fez prever o retorno de 1759.[53] Correntes de vapor foram observadas durante a passagem de 1835, registrada por outro astrônomo, Friedrich Wilhelm Bessel, que sugeriu que os jatos de material em evaporação poderiam alterar a órbita do cometa.[9][38]

1531 1682 1759 1835
PSM V76 D017 Halley comet in 1682.png PSM V76 D017 Halley comet in 1759.png PSM V76 D018 Halley comet in 1835.png

1910

Em 1910, uma série de notícias a respeito do cianogénio, gás letal presente na cauda do cometa, criou um clima de pânico à escala global.

Porém o que ocasionou tal receio foi decorrente de descobertas científicas sobre a composição química dos cometas. Pela primeira vez, os astrónomos identificaram os elementos químicos de um cometa, que incluía componentes venenosos, e esta informação foi divulgada pela imprensa. Houve tentativas de explicar que, mesmo ao aproximar-se mais da Terra — na noite de 18 para 19 de Maio —, o cometa não poderia envenenar. Desenrolou-se a partir daí um conjunto de superstições, especulações e de exploração comercial sobre este cometa.[54]

Das mentes criativas das pessoas na época saíram máscaras para escapar aos gases, comprimidos que prometiam ser um antídoto ao veneno, e até guarda-chuvas para se protegerem. O Halley passou e continuou a sua órbita sem causar danos de qualquer espécie na Terra.[54]

1985/1986

No ano próximo à reaparição de 1986, a humanidade tinha 28 anos de era espacial e uma frota de espaçonaves foi enviada para observá-lo, inclusive a sonda Giotto em julho de 1985.

Estava também planejado que duas missões do Ônibus Espacial,[55] a STS-51-L, que resultou na destruição do Challenger, e a STS-61-E, observariam o cometa a partir da órbita terrestre baixa. A STS-61-E seria a missão seguinte a decolar após o final do voo do Challenger. Agendada para Março de 1986, transportaria o observatório ASTRO-1, uma plataforma de estudo do Halley.[56] A missão foi cancelada e o Astro-99, com uma nova circunferência de telescópios, somente foi ao espaço no final de 1990.

Aparição no futuro

O próximo periélio do Cometa Halley será em 28 de julho de 2061 e será visível em praticamente todo o planeta.

Referências

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