A órbita dos planetas é extremamente importante para alguns processos essenciais para a vida. Por exemplo, a trajetória estelar da Terra em torno do Sol é responsável por possibilitar as condições favoráveis para uma série de fenômenos. Mas esse não é o único efeito das órbitas; os astrônomos já detectaram diversos planetas e luas que apresentam características de ressonância orbital.

A relação orbital entre corpos celestes e seus sóis pode ser muito diferente a depender de cada caso; em nosso próprio sistema, os planetas têm aspectos únicos. Enquanto alguns têm órbitas mais circulares, outros têm um formato mais elíptico, mas todos os atributos desse caminho orbital dependem da história de formação da estrela e do próprio planeta.

A ressonância orbital é um fenômeno que ocorre quando dois ou mais corpos celestes exercem influência gravitacional uns sobre os outros e atingem um padrão completamente alinhado. Quando as órbitas desses objetos cósmicos se alinham, elas se tornam relativamente regulares e previsíveis. Ou seja, esse padrão específico continuará ocorrendo durante muito tempo.

No Sistema Solar, as luas Io, Europa e Ganimedes, de Júpiter, estão envolvidas em um fenômeno orbital conhecido como ressonância de Laplace. Periodicamente, quando Io completa uma volta ao redor de Júpiter, Europa e Ganimedes completam duas e quatro órbitas, respectivamente.

“Na mecânica celeste, dois corpos estão em ressonância orbital se seus períodos orbitais puderem ser expressos como uma razão de dois números inteiros. Por exemplo, diz-se que dois planetas, ambos orbitando uma estrela-mãe, estão em ressonância 2:1 quando um dos planetas leva aproximadamente o dobro do tempo para orbitar a estrela que o outro planeta. No nosso próprio Sistema Solar, Netuno e Plutão estão em ressonância (neste caso 3:2), assim como muitas luas de Saturno e Júpiter”, é descrito no glossário da revista científica Astronomy & Astrophysics.

Ressonância orbital entre objetos celestes

A ressonância de planetas e luas com estrelas é um fenômeno consideravelmente raro na astronomia, pois, dentre mais de 5,6 mil exoplanetas e milhares de satélites naturais detectados, apenas 5% apresentam as características mencionadas. As informações foram descritas pelo professor de astronomia Chris Impey, da Universidade do Arizona, em uma publicação no site The Conversation.

Para ser considerada uma ressonância orbital, os objetos cósmicos devem ter relações orbitais com proporções de números inteiros. Por exemplo, quando dois planetas orbitam um Sol, um deles levará um ano para completar a órbita e o outro levará dois anos. É como foi mencionado sobre o alinhamento das três luas de Júpiter, que completam uma, duas e quatro órbitas perfeitamente.

Netuno e Plutão também apresentam o fenômeno: para cada duas órbitas de Netuno ao redor do Sol, Plutão faz três voltas. Geralmente, os cientistas descrevem as ressonâncias por meio de intervalos musicais, como a 3:2 (quinta) de Netuno e Plutão, mas também existem órbitas do tipo 4:3 (quinta), 2:1 (oitava), entre outras — as luas de Júpiter estão na ordem 4:2:1.

A animação apresenta a ressonância orbital das luas iO, Europa e Ganimedes, de Júpiter.A animação apresenta a ressonância orbital das luas iO, Europa e Ganimedes, de Júpiter.Fonte:  Wikimedia Commons 

Fora do Sistema Solar, os cientistas já descobriram diversos exoplanetas e luas que apresentam diferentes proporções de ressonância orbital. A anã vermelha Kepler 80, localizada a 1.164 anos-luz de distância da Terra, possui cinco planetas que orbitam na proporção 9:6:4:3:2; já no sistema HD 110067, a cerca de 100 anos-luz de distância, seis planetas sub-Netuno orbitam numa cadeia ressonante de 54:36:24:16:12:9.

Por enquanto, a estrela vermelha TRAPPIST-1 apresenta o número recorde de exoplanetas em ressonância orbital; ao todo, são sete planetas com órbitas nas proporções 24:15:9:6:4:3:2. No Sistema Solar, a mais conhecida é a ressonância de Laplace, entre as órbitas das luas jovianas Io, Europa e Ganimedes.

De certa forma, podemos descrever a ressonância orbital como um fenômeno oposto ao problema dos três corpos. Enquanto o primeiro se refere às interações gravitacionais entre planetas que compartilham órbitas alinhadas com proporções de números inteiros, o segundo envolve interações entre três ou mais corpos celestes com trajetórias orbitais aleatórias. Enquanto um é alinhado e estável, o outro é simplesmente caótico.

“Existem configurações estáveis no problema dos três corpos que não são estacionárias no referencial rotativo. Se, por exemplo, Júpiter e o Sol forem os dois corpos massivos, essas configurações estáveis ocorrem quando os movimentos médios de Júpiter e da pequena partícula — um asteroide — estão próximos de uma razão de pequenos números inteiros. Os movimentos médios orbitais são então ditos quase comensuráveis, e um asteroide que está preso próximo a tal comensurabilidade de movimento médio é dito estar em ressonância orbital com Júpiter”, é descrito na enciclopédia Britannica.

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