Perturbações nas órbitas de cometas de curto período por planetas do sistema solar

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Perturbac¸o˜es nas O´rbitas de Cometas de Curto Per´ıodo por
planetas do Sistema Solar
Fabio Rasera Figueiredo
Novembro 2015
Resumo
Neste trabalho se investigam os poss´ıveis efei-
tos dos planetas Ju´piter, Terra e Marte nas
o´rbitas de cometas de curto per´ıodo, com base
na ana´lise dos perie´lios destes cometas e pos-
terior comparac¸a˜o com os paraˆmetros orbitais
dos planetas.
1 Introduc¸a˜o
Cometas sa˜o corpos pequenos (diaˆmetro
t´ıpico de 10 km) compostos de gelo, poeira
e rochas, que, ao aproximarem-se do Sol,
apresentam coma -uma teˆnue atmosfera tem-
pora´ria causada pela radiac¸a˜o e vento sola-
res que atuam no nu´cleo so´lido. Cometas
podem apresentar o´rbitas hiperbo´licas, signi-
ficando que sua passagem pelo sistema so-
lar e´ u´nica, migrando para o meio intereste-
lar posteriormente; e o´rbitas perio´dicas, cu-
jas quais podem ser de curto per´ıodo ou longo
per´ıodo. As o´rbitas perio´dicas de cometas sa˜o
muito exceˆntricas, apresentando maior excen-
tricidade para maiores per´ıodos.
Os cometas de curto per´ıodo sa˜o aqueles cu-
jos per´ıodos duram ate´ 200 anos e sa˜o classifi-
cados em dois subgrupos: Famı´lia de Ju´piter
-per´ıodo orbital de ate´ 20 anos- e Famı´lia de
Halley -per´ıodo orbital de 20 a 200 anos-,
no qual se encontra o famoso cometa Halley.
Os cometas de curto per´ıodo parecem ter, em
sua maioria, origem nos Centauros e astero´ides
do Cintura˜o de Kuiper, pore´m muitos cometas
da Famı´lia de Halley sa˜o candidatos a ter sua
origem na nuvem de Oort, tendo seus longos
per´ıodos sido diminu´ıdos pelos efeitos de per-
turbac¸a˜o durante passagens pelo sistema so-
lar. As inclinac¸o˜es orbitais sa˜o uma indicac¸a˜o
da poss´ıvel origem de um cometa; inclinac¸o˜es
orbitais pro´ximas ao plano da ecl´ıptica suge-
rem origem no Cintura˜o de Kuiper, enquanto
planos orbitais muito inclinados em relac¸a˜o ao
plano da ecl´ıptica sugerem formac¸a˜o na nuvem
de Oort.
Os cometas de longo per´ıodo sa˜o aqueles com
per´ıodos orbitais acima de 200 anos, podendo
chegar a` milho˜es de anos. Possuem o´rbitas al-
tamente exceˆntricas e podem ter sua periodi-
cidade perdida por efeitos de perturbac¸a˜o dos
grandes planetas do sistema solar. Alguns au-
tores, inclusive, hesitam em classificar os come-
tas de longo per´ıodo como perio´dicos, devido a`
instabilidade dessa periodicidade. Aqui, ana-
liso cometas de curto per´ıodo e uma poss´ıvel
influeˆncia de Ju´piter, Terra e Marte em suas
o´rbitas. Essa ana´lise sera´ realizada investi-
gando o perie´lio -ponto de menor distaˆncia do
Sol durante a o´rbita de um corpo- de come-
tas de curto per´ıodo e comparando com dados
orbitais de Ju´piter, Terra e Marte.
1
2 Origem e Ana´lise dos Dados
Os dados foram obtidos do portal eletroˆnico
Wikipe´dia (vide Refereˆncias [1] e [2]), cons-
tando de 277 perie´lios de cometas de curto
per´ıodo, onde 182 sa˜o cometas da Famı´lia de
Ju´piter e 95 da Famı´lia de Halley. A seguir um
histograma dispo˜em os perie´lios de cometas de
curto per´ıodo das duas famı´lias.
Figura 1: Histograma dos perie´lios (em Unida-
des Astronoˆmicas) de cometas de curto per´ıodo das
Famı´lias de Ju´piter e Halley.
Figura 2: Histograma dos perie´lios (em Unidades
Astronoˆmicas) de cometas de curto per´ıodo com
intervalos contendo informac¸o˜es relevantes desta-
cados.
Na Figura 1, temos a distribuic¸a˜o de
frequeˆncias geral para os dados analisados, com
as Famı´lias de Ju´piter e Halley diferenciadas;
na Figura 2, ambas as famı´lias esta˜o juntas na
distribuic¸a˜o, tendo sido diferenciados os inter-
valos que conte´m o afe´lio, perie´lio e semi-eixo
maior dos planetas Terra, Marte e Ju´piter.
3 Discussa˜o
Ao analisar a Figura 2, percebe-se que a
grande maioria dos perie´lios de cometas de
curto per´ıodo sa˜o menores que o perie´lio e o
afe´lio de Ju´piter, enquanto no caso da Terra e
de Marte, a maior parte tem perie´lio maior que
os perie´lios e afe´lios dos mesmos. Essa distri-
buic¸a˜o de frequeˆncias pode ser um indicativo
da forte influeˆncia de Ju´piter nas o´rbitas de co-
metas de curto per´ıodo. E´ plaus´ıvel supoˆr que
um cometa provindo do Cintura˜o de Kuiper
-como sa˜o os da Famı´lia de Ju´piter- tendera´
a decair sua o´rbita em direc¸a˜o ao Sol ou ser
defletido para o espac¸o interestelar, caso ou-
tras forc¸as na˜o atuem sobre ele. Sendo Ju´piter
o planeta mais massivo do sistema solar, este
pode atuar como um tensor gravitacional no
sentido contra´rio ao do Sol para cometas de
perie´lios internos a` o´rbita de Ju´piter. Assim, a
forc¸a gravitacional de Ju´piter pode ser essen-
cial para evitar que todos cometas sejam de-
fletidos pelo Sol com grande velocidade ou que
entrem em rota de colisa˜o com o Sol. Como
vemos nos dados, a vasta maioria dos cometas
de curto per´ıodo apresenta esta exata confi-
gurac¸a˜o, em que seus perie´lios sa˜o internos a`
o´rbita de Ju´piter.
Os cometas originados na Nuvem de Oort
-que tem sua distribuic¸a˜o esfe´rica em torno
do sistema solar apoiada na observac¸a˜o de
o´rbitas de cometas-, ao contra´rio dos origina-
dos no Cintura˜o de Kuiper, apresentam geral-
mente o´rbitas muito inclinadas. Esses sa˜o os
cometas da Famı´lia de Halley, e nesse caso,
2
o cena´rio proposto acima ainda e´ plaus´ıvel,
apesar da ana´lise das forc¸as ser mais dif´ıcil
devido a` trajeto´ria inclinada em relac¸a˜o ao
plano da ecl´ıptica. Sem a influeˆncia dos gran-
des planetas do sistema solar, as o´rbitas de
cometas provindos da nuvem de Oort seriam
o´rbitas de longo per´ıodo ou deixariam de ser
o´rbitas perio´dicas, pois a nuvem de Oort esta´
muito mais distante que o Cintura˜o de Kui-
per. Assim, a detecc¸a˜o de cometas de curto
per´ıodo origina´rios da nuvem de Oort ja´ e´ uma
evideˆncia da influeˆncia dos planetas do sistema
solar nas configurac¸o˜es orbitais destes cometas.
Eventualmente, os planetas gasosos podem,
tambe´m, perturbar a o´rbita de cometas a
ponto de os atra´ırem a`s suas superf´ıcies, cau-
sando coliso˜es. Em 1994 esse evento foi ob-
servado pela primeira vez, quando o cometa
Shoemaker-Levy 9 foi desfragmentado pelas
forc¸as de mare´ de Ju´piter e seus fragmentos
observados em curso de colisa˜o com o planeta.
Portanto, a influeˆncia gravitacional de Ju´piter
no curso de cometas tem suporte observacional
tambe´m. Quanto aos planetas Terra e Marte,
estes na˜o parecem exercer forte influeˆncia nas
o´rbitas de cometas, justamente pela presenc¸a
de Ju´piter, um gigante gasoso, nas proximida-
des. Ju´piter, inclusive, serve como uma espe´cie
de ”escudo”para os planetas de o´rbita interna
a` dele, devido a sua grande massa que atrai
objetos passantes.
4 Concluso˜es
Com base no histograma, pode-se perceber
que a grande maioria dos perie´lios de come-
tas de curto per´ıodo encontra-se entre Ju´piter
e o Sol. Analisando esta informac¸a˜o, chega-se
a` conclusa˜o de que Ju´piter, como um gigante
gasoso, e´ um modelador de o´rbitas de come-
tas de curto per´ıodo, devido a` configurac¸a˜o
destas o´rbitas coincidir com a hipo´tese de que
cometas de longo per´ıodo, ao sofrer forte in-
terac¸a˜o com Ju´piter, sa˜o reconfigurados para
o´rbitas de curto per´ıodo, cujo perie´lio estara´
entre Ju´piter e o Sol. Observac¸o˜es da desfrag-
mentac¸a˜o e colisa˜o do cometa Shoemaker-Levy
9 com Ju´piter corroboram a influeˆncia da forte
atrac¸a˜o gravitacional deste nas o´rbitas de co-
metas passantes. Ao analisar a hipo´tese de
que os planetas Terra e Marte possam ser mo-
deladores de o´rbitas de cometas, assim como
Ju´piter, percebe-se que tal hipo´tese parece im-
prova´vel, ja´ que o mesmo efeito causado por
Ju´piter na˜o e´ visto para estes 2 planetas, cuja
massa e´ muito menor que a de Ju´piter.
Refereˆncias
[1] WIKIPEDIA. List of periodic comets.
Dispon´ıvel em: https://en.wikipedia.
org/wiki/List_of_periodic_comets.
Acesso em: 15 de nov. 2015.
[2] WIKIPEDIA. Listof Halley-
type comets. Dispon´ıvel em:
https://en.wikipedia.org/wiki/
List_of_Halley-type_comets. Acesso
em: 15 de nov. 2015.
[3] UNIVERSITY OF NORTHERN
IOWA. Comets, Asteroid, Meteo-
rites and Impacts. Dispon´ıvel em:
http://www.uni.edu/morgans/astro/
course/Notes/section4/new22.html.
Acesso em: 15 de nov. 2015.
[4] COSMOS - The SAO Encyclopedia of
Astronomy. Halley-type comets. Dis-
pon´ıvel em: http://astronomy.swin.
edu.au/cosmos/H/Halley-Type+Comets.
Acesso em: 15 de nov. 2015.
[5] COSMOS - The SAO Encyclo-
pedia of Astronomy. Jupiter-
family comets. Dispon´ıvel em:
http://astronomy.swin.edu.au/
3
cosmos/J/Jupiter-family+comets.
Acesso em: 13 de nov. 2015.
[6] WIKIPEDIA. Comet Shoemaker-
Levy 9. Dispon´ıvel em: https:
//en.wikipedia.org/wiki/Comet_
Shoemaker%E2%80%93Levy_9. Acesso em:
14 de nov. 2015.
4
	Introdução
	Origem e Análise dos Dados
	Discussão
	Conclusões