(20000) Varuna

(20000) Varuna Descrição desta imagem, também comentada abaixo Imagem de Varuna obtida pelo Telescópio Espacial Hubble em 2005. Características orbitais
Época27 de abril de 2019( JJ 2.458.600,5)
Com base em 463 observações cobrindo 23.555 dias , U = 2
Semi-eixo maior ( a ) 6,3999 x 10 9 km
(42,781 ua )
Periélio ( q ) 6,0536 x 10 9 km
(40,466 ua )
Afélia ( Q ) 45,097 x 10 9 km
(45,097 ua )
Excentricidade ( e ) 0,05413
Período de revolução ( P rev ) 102 138 j
(279,83 a )
Velocidade orbital média ( v orb ) 4,53 km / s
Inclinar ( i ) 17,220 °
Longitude do nó ascendente ( Ω ) 97,369 °
Argumento do periélio ( ω ) 262,875 °
Anomalia média ( M 0 ) 117,224 °
Categoria OTN  : Cubewano
Disco de Objetos Espalhados
Satélites conhecidos 0
DMIO Neptune 12.040 ua
Parâmetro Weaver (T Jup ) 5,591
Características físicas
Dimensões ~ 678 km (calculado)
654+154
-102 km
668+154
−86 km
Massa ( m ) ~ 1,55 × 10 20 kg
Densidade ( ρ ) 992+86
−15 kg / m 3
Gravidade equatorial na superfície ( g ) 0,15 m / s 2
Velocidade de liberação ( v lib ) 0,39 km / s
Período de rotação ( P rot ) 0,26431 d
(6,343572 ± 0,000006 h )
Classificação espectral IR (moderadamente vermelho)
B - V = 0,88 ± 0,02
V - R = 0,62 ± 0,01
V - I = 1,24 ± 0,01
Magnitude absoluta ( H ) 3,760 ± 0,035,
3,6
Albedo ( A ) 0,1270,04
-0,042( albedo geométrico )
Temperatura ( T ) ~ 59 K
Descoberta
O avistamento pré-descoberta mais antigo 24 de novembro de 1954
Datado 28 de novembro de 2000
Descoberto por Robert S. McMillan
Spacewatch
Localização Kitt Peak
Nomeado após Varuna
Designação 2000 WR 106

(20000) Varuna , designação provisória 2000 WR 106 , é um objeto transnetuniano maciço com aproximadamente 700 quilômetros de diâmetro e um planeta anão potencial no Cinturão de Kuiper . Foi descoberto emnovembro de 2000pelo astrônomo americano Robert McMillan durante uma pesquisa Spacewatch no Observatório Kitt Peak . Tem o nome da divindade hindu Varuna , uma das divindades mais antigas mencionadas nos textos védicos .

A curva de luz Varuna indica que se trata de um elipsóide de Jacobi  (fr) , tendo uma forma alongada devido à sua rápida rotação. A superfície de Varuna é moderadamente vermelha devido à presença de compostos orgânicos complexos. De gelo água também está presente na sua superfície, e acredita-se ter sido confrontados no passado com colisões que também poderiam ser a causa de sua rotação rápida. Embora nenhum satélite natural tenha sido encontrado ou fotografado diretamente ao redor de Varuna, análises em 2019 das variações em sua curva de luz sugerem a presença de um possível satélite em órbita perto da estrela.

Histórico

Descoberta

Varuna foi descoberta pelo astrônomo americano Robert McMillan usando o telescópio Spacewatch de 0,9 metros durante uma pesquisa de rotina em28 de novembro de 2000. Esta pesquisa do Spacewtach foi conduzida por McMillan no Observatório Kitt Peak perto de Tucson , Arizona , Estados Unidos . Na época de sua descoberta, Varuna estava localizada dentro de um campo estelar moderadamente denso, localizado ao norte, porém, não muito longe do equador galáctico . Embora Varuna não tenha sido detectado pelo software de sistema em tempo real de McMillan, ele conseguiu identificar seu movimento lento entre as estrelas no fundo comparando manualmente várias varreduras da mesma região usando o método de piscar . Varuna foi re-observado nas noites seguintes pelo astrônomo Jeffrey Larsen, que substituiu McMillan na rotação do observador, a fim de confirmar o objeto. Os dois astrônomos fizeram um total de doze observações de Varuna, que duraram três noites.

A descoberta de Varuna foi formalmente anunciada em uma circular eletrônica do Centro de Planetas Menores em1 ° de dezembro de 2000. Foi-lhe atribuída a designação provisória 2000 WR 106 que indica o ano da sua descoberta, sendo que a letra “W” especifica que a sua descoberta se realizou na segunda quinzena de Novembro. A letra "R" e o número "  106  " em índice indica que é o Varuna 2667 th objecto observado na segunda metade de Novembro. Na época de sua descoberta, Varuna era considerado um dos planetas menores mais massivos e brilhantes do Sistema Solar devido à sua magnitude aparente relativamente alta de 20 para um objeto tão distante, o que implica que teria cerca de um quarto do tamanho de Plutão e que teria sido comparável em tamanho ao planeta anão Ceres , que foi o primeiro.

Após o anúncio de sua descoberta, imagens pré- descoberta de Varuna foram encontradas pelos astrônomos alemães Andre Knofel e Reiner Stoss no Observatório Palomar . Uma imagem pré-descoberta em particular, tirada com o telescópio Big Schmidt em 1955, mostrou que Varuna estava localizada a três graus de sua posição extrapolada com base na órbita circular aproximada determinada emdezembro de 2000. A imagem pré-descoberta mais antiga de Varuna foi tirada em24 de novembro de 1954. Essas imagens, combinadas com observações adicionais do Japão, Havaí e Arizona, permitiram aos astrônomos refinar sua órbita e determinar a classificação adequada de Varuna.

Dentro Janeiro de 2001, o Centro do Planeta Menor atribuiu o planeta menor número 20.000 a Varuna, uma vez que sua órbita foi agora bem determinada graças às imagens pré-descoberta e observações subsequentes. O número "20000" foi especialmente escolhido para destacar o grande tamanho de Varuna, uma vez que era de fato naquela data o maior objeto clássico conhecido do cinturão de Kuiper , e porque se pensava que era tão alto quanto Ceres. O número 20000 também foi escolhido para comemorar simbolicamente a 200 ° aniversário da descoberta de Ceres, coincidentemente realizada em Janeiro, como quando Varuna foi contado.

Sobrenome

O nome de Varuna deriva da divindade hindu Varuna e segue a convenção de nomenclatura promulgada pela União Astronômica Internacional (IAU), que afirma que os objetos do Cinturão de Kuiper que não estão em ressonância principal com Netuno são nomeados como divindades da criação. Seu nome foi proposto por um coreógrafo indiano, Mrinalini Sarabhai , e foi aprovado pela UAI emMarço de 2001. Varuna é uma das mais antigas divindades védicas da literatura hindi , visto que é mencionada em particular nos primeiros hinos do Rig-Veda . Na literatura hindi, Varuna criou e governou as águas do paraíso e do oceano, o que de certa forma o aproxima de Poseidon / Netuno. Varuna é o rei dos deuses, dos homens e do universo, e ele tem conhecimento ilimitado.

Rotação

Varuna tem um período de rotação rápida de aproximadamente 6,34 horas, derivado de uma interpretação como um pico duplo da curva de luz criada pela rotação da estrela. A rotação de Varuna foi medida pela primeira vez emJaneiro de 2001pelo astrônomo Tony Farnham no Observatório McDonald usando seu telescópio de 2,1 metros, em um estudo da rotação e cor de objetos distantes. A fotometria CCD da curva de luz de Varuna revelou que apresentava grandes variações no brilho de uma amplitude de cerca de 0,5 magnitudes e um período em um único pico de 3,17 horas. A curva de luz rotacional medida de Varuna forneceu dois períodos rotacionais ambíguos de 3,17 e 6,34 horas, para interpretação de pico único e pico duplo, respectivamente. Outros possíveis períodos de rotação de 2,79 e 3,66 horas, que então não puderam ser excluídos, também foram obtidos por Farnham.

Uma interpretação da curva de luz de Varuna como um único pico (3,17  h ) presumiria que ela teria forma esférica e que teria formações de albedo em sua superfície que estariam na origem de suas variações de brilho. No entanto, esta interpretação implicaria se for válido que Varuna teria que ser mais densa do que 1  g / cm 3 (aproximadamente a densidade da água), dado que este período de rotação é maior do que a velocidade crítica de rotação  (in) de aproximadamente 3,3 horas para um corpo com uma densidade de 1  g / cm 3 além da qual se desintegraria. Uma solução de pico duplo da curva de luz giratória de Varuna (6,34  h ) assumiria que Varuna tem uma forma elipsoidal alongada, com uma razão do eixo a / b de 1,5-1,6. A curva de luz rotacional de Varuna foi posteriormente estudada pelos astrônomos David Jewitt e Scott Sheppard em fevereiro e abril de 2001. Eles concluíram que a interpretação de pico duplo da curva de luz de Varuna é a solução mais plausível, devido à ausência de uma variação na cor de Varuna no espectro visível durante sua rotação.

O exame das observações fotométricas anteriores da curva de luz de Varuna mostrou que a amplitude de sua curva de luz aumentou em aproximadamente 0,13 magnitudes entre 2001 e 2019. Esse aumento é explicado pelos efeitos combinados da forma elipsoidal de Varuna, rotação e ângulo de fase variável. Os modelos geométricos levando em consideração a mudança na amplitude de Varuna forneceram várias soluções possíveis para a orientação dos pólos de rotação, com a melhor solução que adota um eixo de rotação com ascensão reta 54 ° e declinação de −65 °. A melhor orientação polar de Varuna implica que ele é visto em uma configuração quase lateral, em que seu equador está quase diretamente voltado para a Terra.

A rápida rotação de Varuna parece ter sido causada por colisões perturbadoras que aceleraram sua rotação durante a formação do sistema solar . A taxa de colisão atual na região Transneptuniana é muito baixa; no entanto, eles foram mais frequentes durante a formação do Sistema Solar. Jewitt e Sheppard, no entanto, calcularam que a taxa de colisões disruptivas entre grandes objetos de transneptunião (OTNs) permaneceu extremamente baixa, mesmo durante a formação do sistema solar, o que é inconsistente com a abundância de OTNs binários ou de giro rápido. resultaram precisamente de tais colisões. Para explicar a abundância desses OTNs, a taxa de colisão entre os OTNs provavelmente deve ter aumentado após a migração de Netuno para fora do sistema solar, o que interrompeu a órbita dos OTNs e aumentou a frequência. Colisões que, entre outras coisas, levaram ao rotação rápida de Varuna.

Características físicas

Aparência física

Estimativas de tamanho de Varuna
Ano Diâmetro (km) Método Ref
2000 900+129
−145 		térmico
2002 1.060+180
−220 		térmico
2002 ~ 788 melhor ajuste de
albedo
2005 936+238
-324 		térmico
2005 600 ± 150 térmico
2005 586+129
−190 		térmico
2007 502+64,0
−69,5
ou  412,3 ~ 718,2
ou  ≤744,1 		térmico
(tira Spitzer 1)
2007 > 621+178,1
−139,1 		térmico
(tira Spitzer 2)
2010 1 003 ± 9
(apenas tamanho
mínimo do eixo longo) 		ocultação
2013 668+154
−86 		térmico
2013 ~ 816 melhor ajuste de
albedo
2013 ~ 686 ocultação
2014 ~ 670 (mínimo) ocultação
2019 654+154
-102 		térmico

Devido à sua rotação rápida, o que é incomum para um objeto tão grande, Varuna tem uma forma elipsóide triaxial . É mais precisamente descrito como um elipsóide de Jacobi  (in) , com uma razão de seus eixos a / b de cerca de 1,5-1,6 (isto é, o eixo principal mais longo de Varuna a é 1,5 a 1,6 vezes maior do que o eixo principal b ). O exame da curva de luz de Varuna tornou possível determinar que o modelo que melhor corresponde à sua forma é um elipsóide triaxial com seus eixos principais a , b e c que têm razões da ordem de b / a = 0,63-0,80, e c / a = 0,45-0,52.

A forma elipsoidal de Varuna deu origem a várias estimativas de seu diâmetro, que variam de 500 a 1.000  km . A maioria deles foi determinada medindo sua radiação térmica . Como resultado das medições térmicas feitas do espaço, essas estimativas podem ser restringidas a valores menores porque o albedo de Varuna acabou sendo mais alto do que inicialmente previsto. A observação de estrelas obscurecidas pela estrela também forneceu estimativas variadas de seu tamanho. Uma ocultação emfevereiro de 2010deu um comprimento de corda de 1.003  km , que foi deduzido para coincidir com seu eixo mais longo. Ocultações subsequentes em 2013 e 2014 forneceram diâmetros médios de 686  km e 670  km , respectivamente.

Desde a descoberta de Varuna, Haumea , que é outro objeto de movimento rápido (3,9  h ) que tem mais do dobro do tamanho de Varuna, foi descoberta e também tem uma forma alongada, embora um pouco menos pronunciada (com razões estimadas de b / um = 0,76-0,88, e c / um = 0,50-0,55), possivelmente devido a uma densidade mais elevada (cerca de 1,757 - 1,965  g / cm 3 ).

Possível planeta anão

A União Astronômica Internacional não classificou Varuna como um planeta anão e não considerou a possibilidade de aceitar novos planetas anões em geral. O astrônomo Gonzalo Tancredi considera Varuna um "candidato provável" , supondo que ela tenha uma densidade maior ou igual à da água ( 1  g / cm 3 ) necessária para estar em equilíbrio hidrostático como um elipsóide de Jacobi. No entanto, Tancredi não fez uma recomendação explícita para sua aceitação como planeta anão. O astrônomo americano Michael Brown considera Varuna um planeta anão “altamente provável” , colocando-o logo abaixo do limite com objetos “próximos da certeza”. Com base no modelo de elipsóide de Jacobi de melhor ajuste para Varuna, Lacerda e Jewitt estimaram que Varuna tem uma densidade baixa de 0,992  g / cm 3 , ligeiramente abaixo do critério de densidade mínima de Tancredi. Apesar disso, eles presumiram que Varuna estava em equilíbrio hidrostático em seu modelo. O astrônomo William Grundy e seus colegas propuseram que objetos transneptunianos escuros e de baixa densidade com tamanho entre 400 e 1000  km são provavelmente objetos intermediários parcialmente diferenciados com composição interna porosa e rochosa. Embora o interior de OTNs de tamanho médio como Varuna provavelmente tenha sido comprimido por sua própria gravidade , sua superfície não teria sido comprimida, então Varuna pode não estar em equilíbrio hidrostático.

Medições térmicas

As observações da radiação térmica de Varuna feitas do solo de 2000 a 2005 deram estimativas de grandes diâmetros variando de 900 a 1060  km , que é comparável ao tamanho de Ceres . Ao contrário das estimativas feitas a partir do solo, as observações térmicas feitas do espaço usando o Telescópio Espacial Spitzer forneceram uma faixa de valores reduzidos e menores, entre 450 e 750  km . Essa diferença entre as estimativas das observações terrestres e as estimativas das observações espaciais deve-se, na verdade, à limitação dos comprimentos de onda observáveis ​​do solo devido à absorção causada pela atmosfera terrestre . Objetos transneptunianos distantes como Varuna emitem radiação térmica intrínseca em comprimentos de onda mais longos devido às suas baixas temperaturas. No entanto, em tais comprimentos de onda, a radiação térmica não pode passar pela atmosfera da Terra e as observações do solo só podem medir baixas emissões térmicas de Varuna no infravermelho próximo e faixas submilimétricas , deteriorando a precisão das medições térmicas.

A observação do espaço permite superar a absorção criada pela atmosfera terrestre e, assim, realizar melhores medições térmicas, em uma faixa mais ampla de comprimentos de onda. As primeiras medições realizadas pelo Spitzer em 2005 forneceram uma melhor restrição do albedo de Varuna, que está, portanto, entre 0,12 e 0,3, correspondendo a uma restrição de menor diâmetro, de 400-750  km . As medições subsequentes do Spitzer em várias faixas de comprimento de onda (bandas) em 2007 produziram estimativas de diâmetro médio de cerca de ~ 502  km e ~ 621  km, dependendo do uso de dados de medições de banda única ou com duas bandas, respectivamente. Novas observações térmicas multibanda pelo Telescópio Espacial Herschel em 2013 produziram um diâmetro médio de 668+154
−86 km , consistente com as restrições anteriores sobre o diâmetro de Varuna.

Apagões

As primeiras tentativas de observações de ocultação de estrelas por Varuna em 2005 e 2008 foram malsucedidas devido à incerteza associada ao próprio movimento de Varuna, bem como às condições precárias de observação. Então, em 2010, uma ocultação foi observada com sucesso por uma equipe de astrônomos liderados por Bruno Sicardy durante a noite de19 de fevereiro, de várias regiões da África Austral e Nordeste do Brasil . Embora as observações da África do Sul e da Namíbia não tenham dado resultados positivos, as observações do Brasil, particularmente em São Luís no Maranhão , detectaram com sucesso uma ocultação por Varuna, com duração de 52,5 segundos, de uma estrela de magnitude 11,1. A ocultação permitiu determinar um comprimento de corda de 1.003 ± 9  km , relativamente grande se comparado aos diâmetros médios estimados por medidas térmicas. Como a ocultação ocorreu perto do brilho máximo de Varuna, isso significa que cobriu a área aparente máxima para uma forma elipsoidal; em outras palavras, o eixo mais longo de Varuna foi observado durante a ocultação. São Luís também se localizou, no caminho da sombra de Varuna, próximo ao seu eixo central, o que significa que o comprimento da corda se aproximou do comprimento máximo mensurável durante a prova, restringindo fortemente seu diâmetro equatorial máximo.

Os resultados do mesmo evento observado em Camalaú, na Paraíba , localizada a aproximadamente 450  km ao sul (e estava previsto estar no extremo sul da trilha de sombra), mostraram uma ocultação de 28 segundos, correspondendo a uma corda de aproximadamente 535  km , muito mais do que o esperado. No entanto, a observação em Quixadá , 255  km ao sul de São Luís - entre esta e Camalaú - paradoxalmente apresentou resultado negativo. Para levar em conta os resultados negativos de Quixadá, o achatamento aparentemente Varuna foi imposto a um valor mínimo em torno de 0,56 (ou seja, uma relação dos eixos c / a  ≤ 0,44) que corresponde a um tamanho polar mínimo de 441,3  km , com base em o comprimento de corda dado de 1.003 ± 9  km . O limite inferior resultante do tamanho polar de Varuna é aproximadamente igual ao limite inferior de Lacerda e Jewitt da razão do eixo c / a de 0,45, que eles haviam calculado anteriormente em 2007. Uma palestra dada durante uma conferência organizada antes dos resultados de Camalaú foram completamente analisados ​​concluíram que "os resultados de São Luís e Quixadá sugerem [ed] que uma forma significativamente alongada é necessária para Varuna".

Ocultações subsequentes em 2013 e 2014 resultaram em diâmetros médios de 686  km e 670  km, respectivamente. O diâmetro médio de 678  km , calculado a partir dos dois comprimentos de corda resultantes dessas ocultações, parece ser consistente com as medições térmicas combinadas de Spitzer e Herschel de 668  km . Enquanto a aparente curtose de Varuna não pôde ser determinada a partir do único acorde obtido durante a ocultação de 2014, a de 2013 deu dois, permitindo calcular uma aparente curtose de aproximadamente 0,29. O achatamento imposto para o comprimento da corda de 2013 de 686  km como o diâmetro de Varuna corresponde a um tamanho polar de cerca de 487  km , que é um tanto consistente com o tamanho polar mínimo dado em 2010 de 441,3  km .

Espectro e superfície

O espectro de Varuna foi analisado pela primeira vez no início de 2001 com o Near Infrared Camera Spectrometer (NICS) do Telescopio Nazionale Galileo na Espanha . Essas observações espectroscópicas nos comprimentos de onda do infravermelho próximo, portanto, revelaram que a superfície da estrela é moderadamente vermelha e mostra um gradiente espectral vermelho nos comprimentos de onda entre 0,9 e 1,8  μm . O espectro de Varuna também mostra fortes linhas de absorção em comprimentos de onda de 1,5 e 2  μm , indicando a presença de gelo de água em sua superfície.

A cor vermelha de Varuna vem da fotólise de compostos orgânicos presentes em sua superfície pela radiação solar e raios cósmicos . Por exemplo, a ação da radiação sobre o metano produz tholins , que são conhecidos por reduzir a refletividade de sua superfície ( albedo ). Espera-se também que seu espectro seja desprovido de características. Comparado com (38628) Huya , que também foi observado em 2001, Varuna parece menos vermelho e mostra linhas de absorção do gelo de água, sugerindo que a superfície de Varuna está relativamente intacta e reteve parte de seu material original em sua superfície. A aparente preservação da superfície de Varuna pode ter sido o resultado de colisões que ergueram o gelo de água doce, que antes estava localizado abaixo da camada de tholin, para a superfície.

Outro estudo do espectro Varuna no infravermelho próximo em 2008 produziu um espectro sem características, mas com um gradiente espectral azul ao contrário dos resultados produzidos em 2001. O espectro obtido em 2008 não forneceu qualquer indicação clara da presença de gelo. Água, que também é inconsistente com os resultados de 2001. A diferença entre estes dois resultados foi interpretada como uma mudança na área de superfície de Varuna, embora essa possibilidade tenha sido posteriormente excluída por um estudo de espectro de Varuna publicado em 2014. Os resultados de 2014 correspondem, na verdade, a os resultados obtidos em 2001, o que significa que o espectro sem características obtido em 2008 está provavelmente errado.

Modelos explicativos do espectro de Varuna sugerem que sua superfície é provavelmente formada por uma mistura de silicatos amorfos (25%), compostos orgânicos complexos (35%), carbono amorfo (15%) e água gelada (25%), com a possibilidade de gelo de metano presente em até 10%. O metano, volátil , pode ter sido introduzido após a formação do Varuna, pois sua massa não é suficiente para reter os compostos voláteis em sua superfície. Um evento ocorrido durante sua história, como um impacto de alta energia, provavelmente explicaria a presença de metano em sua superfície. Observações adicionais do espectro de Varuna no infravermelho próximo foram conduzidas pela NASA Infrared Telescope Facility em 2017 e identificou linhas de absorção entre 2,2 e 2,5  μm que poderiam estar associadas à presença de etano e etileno , de acordo com as primeiras análises. Para objetos de tamanho médio como Varuna, compostos voláteis como etano e etileno são mais propensos a serem retidos do que voláteis mais leves que metano, de acordo com as teorias de retenção de voláteis formuladas por astrônomos de Schaller. E Brown em 2007

Brilho

A magnitude aparente de Varuna varia entre 20 e 20,3. Medições térmicas combinadas dos telescópios espaciais Spitzer e Herschel em 2013 deram uma magnitude absoluta visual ( H V ) de 3,76, comparável a Ixion ( H V = 3,83), que é um objeto do cinturão de Kuiper em tamanho semelhante. Varuna é um dos vinte objetos transneptunianos mais brilhantes conhecidos do Centro dos Planetas Menores, que atribui a ele uma magnitude absoluta de 3,6.

A superfície de Varuna é escura, com um albedo geométrico de 0,127 que foi medido a partir de observações térmicas em 2013. É semelhante ao do possível planeta anão Quaoar , que tem um albedo geométrico de 0,109. Originalmente, pensava-se que Varuna tinha um albedo muito mais baixo. As observações de sua emissão térmica do solo entre 2000 e 2005 realmente forneceram estimativas de albedo entre 0,04 e 0,07, que é cerca de oito vezes mais escuro do que o albedo de Plutão . Medições térmicas subsequentes de Varuna por telescópios espaciais, no entanto, refutaram essas medições iniciais de albedo. Assim, o Spitzer mediu um albedo geométrico mais alto de 0,116, enquanto as medições subsequentes combinadas por Spitzer e Herschel em 2013 estimaram um albedo geométrico de 0,127.

Observações fotométricas foram realizadas em 2004 e 2005 para observar mudanças na curva de luz de Varuna que seriam devido a efeitos opostos , que ocorrem quando seu ângulo de fase se aproxima de 0 ° durante a oposição . Estes mostraram que a amplitude da curva de luz de Varuna diminuiu 0,2 magnitude em oposição a sua amplitude média de 0,42 magnitude. Eles também mostraram um aumento na assimetria da curva de luz de Varuna próximo à oposição, indicando variações em suas propriedades de espalhamento em sua superfície. O efeito oposto de Varuna difere daquele que existe entre asteróides escuros, que gradualmente se torna mais e mais pronunciado perto de sua oposição, o que contrasta com o de Varuna que é estreito e onde a amplitude de sua curva de luz muda rapidamente dentro de um ângulo de fase de 0,5 ° . Os efeitos opostos de outros corpos do sistema solar com albedos moderados se comportam de maneira semelhante à de Varuna, o que já sugeria indiretamente que Varuna pode ter um albedo maior do que o proposto pelas estimativas existentes em meados dos anos 2000.

Estrutura interna

Varuna tem uma densidade aparente estimada de 0,992  g / cm 3 , que é pouco menor que a da água ( 1  g / cm 3 ). Sua baixa densidade provavelmente se deve à sua estrutura interna porosa composta por uma mistura quase equivalente de gelo de água e rochas. Para explicar sua estrutura e composição interna porosa, Lacerda e Jewitt sugeriram que Varuna poderia ter uma estrutura interna granular . Acredita-se que seja o resultado de fraturas criadas por colisões anteriores, possivelmente responsáveis ​​por sua rápida velocidade de rotação. Outros objetos, como as luas de Saturno, Tétis e Iápeto, também são conhecidos por possuírem uma baixa densidade combinada com uma estrutura e composição interna porosa dominada por gelo de água e rochas. William Grundy e seus colaboradores propuseram que objetos transnetunianos escuros de baixa densidade, que têm aproximadamente entre 400 e 1000  km de tamanho, marcam a transição entre pequenos corpos porosos (e, portanto, de baixa densidade) e corpos planetários. Maiores, mais brilhantes e geologicamente diferenciados ( como planetas anões). Assim, a estrutura interna de OTNs de baixa densidade como Varuna é apenas parcialmente diferenciada, pois suas regiões rochosas internas não atingiram uma temperatura suficiente para iniciar uma fusão parcial e comprimir sobre si mesmas , de forma que sua porosidade fosse reduzida. Assim, a maioria dos OTNs de médio porte permaneceram porosos internamente, o que explica sua baixa densidade. Nesse caso, Varuna pode não estar em equilíbrio hidrostático.

Órbita e classificação

Varuna orbita o Sol a uma distância média de 42,8  unidades astronômicas  (6.402.794.400  km ) , e leva 280 anos terrestres para completar uma órbita. Este último, com uma excentricidade de 0,054, é quase circular. A distância de Varuna ao Sol varia um pouco, entretanto, e é, portanto, entre 40,5 UA no periélio (distância mais próxima) e 45,1 UA no afélio (distância mais distante). A sua órbita é inclinado de 17  graus em relação à elíptica , que é semelhante à inclinação orbital de Plutão . A estrela ultrapassou o periélio em 1928 e atualmente está se afastando do Sol, aproximando-se do afélio que alcançará em 2071.

Com sua órbita quase circular entre 40 e 50 UA, Varuna é classificada como um objeto clássico do Cinturão de Kuiper (ou cubewano). Seu semi-eixo maior de 42,8 UA é semelhante ao de outros grandes cubewanos como Quaoar (com a = 43,7 UA) e Makemake (a = 45,6 UA), embora outros de seus parâmetros orbitais como a inclinação difiram amplamente. Varuna faz parte da  classe "  dinamicamente quente " dos objetos clássicos do cinturão de Kuiper, o que significa que tem uma inclinação orbital de mais de 4 ° , ou seja, além da inclinação máxima, imposta aos membros "dinamicamente frios" dos cubewanos. Como um cubewano, Varuna não está em ressonância orbital com Netuno e ela também está livre de qualquer perturbação significativa do planeta gigante. A distância mínima possível de Varuna ( DMIO ) de Netuno é 12,04 UA.

Possível satélite

As observações fotométricas da curva de luz de Varuna, conduzidas por Valenzuela e colegas em 2019, indicam que um possível satélite pode estar orbitando Varuna a uma curta distância. Usando o método da análise de Fourier que permite combinar quatro curvas de luz diferentes que obtiveram em 2019, eles derivaram uma curva de amplitude total de qualidade inferior, mas com uma quantidade maior de resíduos . Seus resultados indicam que a curva de luz de Varuna sofre uma mudança sutil com o tempo. Eles traçaram os resíduos em um periodograma de Lomb  (in) e derivaram um período orbital de 11.981 9:00 para um possível satélite, cujo brilho varia 0,04 magnitudes durante sua órbita. Assumindo que a densidade de Varuna é 1,1  g / cm 3 e seu satélite gira de forma síncrona , a equipe estima que orbitaria uma distância de 1300–2000  km , ou um pouco acima do limite de Roche de Varuna (que é aproximadamente 1000  km ). Devido a essa proximidade, ainda não é possível distinguir o satélite de telescópios espaciais como o Telescópio Espacial Hubble , já que a distância angular entre Varuna e sua lua é menor do que a resolução atual dos telescópios espaciais. Embora observações diretas ainda não sejam possíveis, o equador de Varuna é visto diretamente de lado, implicando que eventos de eclipse mútuo entre Varuna e seu satélite podem ocorrer no futuro.

Exploração

A cientista planetária Amanda Zangari calculou que uma missão de sobrevôo a Varuna levaria pouco mais de 12 anos para se chegar a usar a assistência gravitacional de Júpiter , com data de lançamento em 2035 ou 2038. Caminhos alternativos, usando a assistência gravitacional de Júpiter, Saturno ou Urano também foram estudados. Uma trajetória usando a assistência gravitacional de Júpiter e Urano poderia levar um pouco mais de 13 anos, com data de lançamento em 2034 ou 2037, enquanto uma trajetória que usaria a assistência gravitacional de Saturno e Urano levaria menos de 18 anos, mas levaria saia mais cedo, seja em 2025 ou 2029. Varuna estaria localizada a aproximadamente 45 UA do Sol quando a sonda chegar antes de 2050, independentemente da trajetória usada.

Apêndices

Bibliografia

Link externo

Notas e referências

Notas

  1. O diâmetro médio de ~ 678  km é derivado do cálculo do diâmetro médio das cordas de ocultação de 2013 e 2014 de ~ 686  km e ~ 670  km , respectivamente
  2. Calculado a partir do diâmetro obtido com os telescópios Spitzer e Herschel de 668  km (raio de 334  km ) e densidade de 0,992  g / cm 3 . Supondo que Varuna tenha uma forma esférica, o raio de 334  km dá um volume de aproximadamente 1,548 × 10 20  km3. Multiplicando seu volume por sua densidade de 0,992  g / cm 3, obtém-se uma massa aproximada de 1,55 × 10 20  kg .
  3. Os valores dados de ascensão reta e declinação caracterizam a posição de Varuna no sistema de coordenadas equatorial geocêntrico . Ascensão reta é a distância angular a leste do equador celestial do ponto vernal ( equinócio de março), enquanto a declinação é a distância angular perpendicular ou vertical ao equador celestial
  4. O Pólo Norte de Varuna aponta na direção α = 54 ° e δ = −65 ° , o que significa que a ascensão reta dos pontos polares quase perpendicular ao ponto vernal (resultando em uma vista frontal do equador de Varuna) e a declinação negativa indicando que o Pólo Norte de Varuna está apontando para baixo, 65 ° ao sul do equador celestial.
  5. As dimensões de Hauméa são 2.322 × 1.704 × 1.026  km , com 2.322  km correspondendo ao seu maior eixo principal. Em comparação, o eixo principal mais longo de Varuna vale 1.003  km , ou menos da metade do de Hauméa. Na verdade, o eixo polar principal de 1.026 km de Hauméa  também é mais do que o dobro do tamanho de Varuna, que tem um eixo polar principal de 400-500  km , com base nos valores de seu aparente achatamento que foram obtidos nas ocultações de 2010 e 2013
  6. O tamanho polar é calculado multiplicando-se a corda de 1.003 ± 9  km pela relação c / a de 0,44, ela própria calculada de 1 - 0,56, que é a curtose máxima imposta por Braga-Ribas et al. em 2014.
  7. O tamanho polar é calculado multiplicando-se a corda de 2013 686  km com uma razão c / a de 0,71, ela própria calculada a partir dos meios de achatamento 1 a 0,29 impostos por Braga-Ribas et al. em 2014.

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