Gaia resolve o mistério da queda de asteróides e revela o que há dentro deles

“Ao aproveitar o conjunto de dados único de Gaia, a modelação avançada e as ferramentas de IA, revelamos a física oculta que molda a rotação dos asteróides e abrimos uma nova janela para o interior destes mundos antigos,” disse o Dr. Wen-Han Zhou da Universidade de Tóquio, que apresentou os resultados no EPSC-DPS2025.

Durante o seu levantamento de todo o céu, a missão Gaia produziu um enorme conjunto de dados de rotações de asteróides com base nas suas curvas de luz, que descrevem como a luz reflectida por um asteróide muda ao longo do tempo à medida que roda. Quando os dados do asteróide são representados num gráfico do período de rotação versus diâmetro, algo surpreendente se destaca – há uma lacuna, ou linha divisória, que parece dividir duas populações distintas.

Agora, um estudo liderado por Zhou, grande parte do qual foi realizado enquanto ele estava no Observatoire de la Côte d’Azur, em França, revelou a razão desta lacuna – e ao fazê-lo resolveu alguns mistérios de longa data sobre a rotação de asteróides.

“Construímos um novo modelo de evolução da rotação de asteróides que considera o cabo de guerra entre dois processos principais, nomeadamente colisões no Cinturão de Asteróides, que podem sacudir os asteróides para um estado de queda, e fricção interna, que gradualmente suaviza a sua rotação de volta a uma rotação estável”, disse Zhou. “Quando estes dois efeitos se equilibram, criam uma linha divisória natural na população de asteróides.”

Ao aplicar a aprendizagem automática ao catálogo de asteróides de Gaia e depois comparar os resultados com a previsão do seu modelo, a equipa de Zhou descobriu que a localização da lacuna correspondia quase perfeitamente ao que o seu modelo previu.

Abaixo da lacuna estão asteróides caindo lentamente com períodos de rotação de menos de 30 horas, enquanto acima da lacuna estão os giradores “puros” mais rápidos.

Durante décadas, os astrónomos ficaram intrigados sobre a razão pela qual existem tantos asteróides a cair caoticamente em vez de girarem em torno de um único eixo de rotação, e a razão pela qual os asteróides mais pequenos têm maior probabilidade de cair lentamente.

O estudo de Zhou mostra que as colisões e os efeitos da luz solar são fundamentais. O movimento de queda geralmente começa quando um asteróide gira lentamente. A sua rotação lenta significa que é mais facilmente perturbado por colisões, o que pode levar o asteroide a uma queda caótica.

Normalmente, seria de esperar que a força subtil da luz solar fizesse com que o asteroide parasse de girar e girasse. A superfície de um asteróide absorve o calor do Sol e o reemite em diferentes direções. Os fótons emitidos dão ao asteróide um pequeno empurrão, que aumenta com o tempo e, dependendo do asteróide, pode acelerar sua rotação ou retardá-la. Para um asteróide que gira suavemente em torno do seu eixo, as direções em que a luz solar é absorvida e reemitida permanecem constantes, permitindo que a força do impulso da luz solar aumente.

No entanto, para asteróides em queda, o efeito da luz solar é muito mais fraco. Como giram caoticamente, diferentes partes da superfície absorvem e reemitem calor a qualquer momento. Em vez de dar um empurrão consistente ao asteroide, o efeito de absorção e reemissão da luz solar é suavizado, de modo que não há empurrão preferido em nenhuma direção. Como resultado, os asteróides que caem lentamente mudam a sua rotação muito lentamente e ficam presos na zona de rotação lenta abaixo da lacuna nos dados observacionais de Gaia.

Há uma utilidade prática nesta descoberta. Ao compreender como a rigidez da estrutura interior dos asteróides se relaciona com a sua rotação, é possível usar esse conhecimento para inferir as propriedades internas dos asteróides. A partir dos dados de Gaia, as descobertas apoiam a imagem dos asteroides como pilhas de entulho frouxamente unidas, com muitos buracos e cavidades cobertas por um regolito espesso e empoeirado.

Compreender as propriedades dos asteróides também tem repercussões sobre como desviar um asteróide perigoso em rota de colisão, porque um asteróide com pilha de escombros reagiria a um impacto cinético como o DART da NASA de forma diferente de um corpo sólido e rígido. Graças a estas descobertas, os astrónomos poderão em breve ter um extenso catálogo das estruturas internas de asteróides potencialmente perigosos, que poderá conter a chave sobre como desviá-los.

“Com pesquisas futuras, como a Legacy Survey of Space and Time (LSST) do Observatório Vera C. Rubin, seremos capazes de aplicar este método a mais milhões de asteróides, refinando a nossa compreensão da sua evolução e composição,” disse Zhou.