Haumea
Haumea (designação de planeta menor: 136108 Haumea) é um planeta anão localizado além da órbita de Netuno. Foi descoberto em 2004 por uma equipe liderada por Mike Brown do Caltech no Observatório de Palomar, e formalmente anunciado em 2005 por uma equipe liderada por no Observatório da Serra Nevada na Espanha, que o havia descoberto naquele ano em imagens de pré-descoberta tiradas pela equipe em 2003. A partir desse anúncio, recebeu a designação provisória 2003 EL61.
Descoberta
Duas equipes reivindicam o crédito pela descoberta de Haumea. Uma equipe composta por Mike Brown, do Caltech, David Rabinowitz, da Universidade de Yale, e Chad Trujillo, do Observatório Gemini, no Havaí, descobriu Haumea em 28 de dezembro de 2004, a partir de imagens que haviam obtido em 6 de maio de 2004. Em 20 de julho de 2005, eles publicaram um resumo online de um relatório destinado a anunciar a descoberta em uma conferência em setembro de 2005. Por volta dessa época, José Luis Ortiz Moreno e sua equipe do Instituto de Astrofísica de Andalucía no Observatório de Serra Nevada, na Espanha, encontraram Haumea em imagens tiradas entre 7 e 10 de março de 2003. Ortiz enviou um e-mail ao Centro de Planetas Menores (MPC) com sua descoberta na noite de 27 de julho de 2005.
Nome e símbolo
Até receber um nome permanente, a equipe de descoberta do Caltech usava o apelido de "Papai Noel" entre si, pois havia descoberto Haumea em 28 de dezembro de 2004, logo após o Natal. A equipe espanhola foi a primeira a registrar uma reivindicação de descoberta junto ao Centro de Planetas Menores (MPC), em julho de 2005. Em 29 de julho de 2005, Haumea recebeu a designação provisória 2003 EL61, com base na data da imagem da descoberta espanhola. Em 7 de setembro de 2006, foi numerado e admitido no catálogo oficial de planetas menores como (136108) 2003 EL61. Seguindo as diretrizes estabelecidas na época pela União Astronômica Internacional (IAU) de que os objetos clássicos do cinturão de Kuiper recebessem nomes de seres mitológicos associados à criação, em setembro de 2006, a equipe do Caltech submeteu nomes formais da mitologia havaiana à União Astronômica Internacional (IAU) para (136108) 2003 EL61 e suas luas, a fim de "homenagear o local onde os satélites foram descobertos". Os nomes foram propostos por David Rabinowitz, da equipe do Caltech. Haumea é a deusa matrona da ilha de Hawaiʻi, onde Gemini e o Observatório W. M. Keck estão localizados em Mauna Kea. Além disso, ela é identificada com Papa, a deusa da terra e esposa de Wākea (espaço), o que, na época, parecia apropriado porque Haumea era considerada composta quase inteiramente de rocha sólida, sem o espesso manto de gelo sobre um pequeno núcleo rochoso típico de outros objetos conhecidos do cinturão de Kuiper. Por último, Haumea é a deusa da fertilidade e do parto, com muitos filhos que surgiram de diferentes partes de seu corpo; isso corresponde ao enxame de corpos gelados que se acredita terem se separado do corpo principal durante uma antiga colisão. As duas luas conhecidas, também consideradas formadas dessa maneira, são assim nomeadas em homenagem a duas das filhas de Haumea, Hiʻiaka e Nāmaka.
Haumea tem um período orbital de 284 anos terrestres, um periélio de 35 UA e uma inclinação orbital de 28°. Passou pelo afélio no início de 1992 e atualmente tem mais de 50 UA do Sol. Chegará ao periélio em 2133. A órbita de Haumea tem uma excentricidade um pouco maior do que a dos outros membros de sua família colisional. Pensa-se que isso se deva à fraca ressonância orbital de 7:12 de Haumea com Netuno modificando gradualmente sua órbita inicial ao longo de um bilhão de anos, através do efeito de Kozai, que permite a troca de uma inclinação de uma órbita pelo aumento da excentricidade. Com uma magnitude visual de 17,3, Haumea é o terceiro objeto mais brilhante no cinturão de Kuiper após Plutão e Makemake, e facilmente observável com um grande telescópio amador. No entanto, como os planetas e a maioria dos corpos menores do Sistema Solar compartilham um alinhamento orbital comum a partir de suas formações no disco primordial do Sistema Solar, a maioria das pesquisas iniciais para objetos distantes focaram na projeção no céu desse plano comum, chamado eclíptico. À medida que a região do céu perto da eclíptica tornou-se bem explorada, mais tarde as pesquisas no céu começaram a procurar objetos que haviam sido dinamicamente excitados em órbitas com inclinações mais altas, bem como objetos mais distantes, com movimentos médios mais lentos no céu. Essas pesquisas finalmente cobriram a localização de Haumea, com sua alta inclinação orbital e posição atual longe da eclíptica.
Possível ressonância com Netuno
Pensa-se que Haumea esteja em uma ressonância orbital com Netuno intermitente de 7:12. Seu nó ascendente Ω precessa com um período de cerca de 4,6 milhões de anos, e a ressonância é quebrada duas vezes por ciclo de precessão, ou a cada 2,3 milhões de anos, apenas para retornar uma centena de mil anos mais tarde. Como essa não é uma ressonância estável, Marc Buie a qualifica como que não é ressonante.
Haumea exibe grandes flutuações de brilho ao longo de um período de 3,9 horas, o que só pode ser explicado por um período de rotação dessa duração. Isso é mais rápido do que qualquer outro corpo em equilíbrio conhecido no Sistema Solar e, de fato, mais rápido do que qualquer outro corpo conhecido com mais de 100 km de diâmetro. Enquanto a maioria dos corpos em rotação em equilíbrio são achatados em esferoides oblatos, Haumea gira tão rapidamente que é distorcido em um elipsoide triaxial. Se Haumea girasse muito mais rapidamente, ele se distorceria em um formato de haltere e se dividiria em dois. Acredita-se que essa rotação rápida tenha sido causada pelo impacto que criou seus satélites e família colisional. O plano do equador de Haumea está orientado quase de lado em relação à Terra atualmente e também está ligeiramente deslocado em relação aos planos orbitais de seu anel e de sua lua mais externa, Hiʻiaka. Embora inicialmente assumido como coplanar ao plano orbital de Hiʻiaka por Ragozzine e Brown em 2009, seus modelos da formação colisional dos satélites de Haumea sugeriram consistentemente que o plano equatorial de Haumea estava pelo menos alinhado com o plano orbital de Hiʻiaka em aproximadamente 1°. Isso foi apoiado por observações de uma ocultação estelar por Haumea em 2017, que revelou a presença de um anel aproximadamente coincidente com o plano da órbita de Hiʻiaka e o equador de Haumea. Uma análise matemática dos dados de ocultação por Kondratyev e Kornoukhov em 2018 impôs restrições aos ângulos de inclinação relativos do equador de Haumea aos planos orbitais de seu anel e Hiʻiaka, que foram encontrados inclinados 3,2° ± 1,4° e 2,0° ± 1,0° em relação ao equador de Haumea, respectivamente.
Tamanho, forma e composição
O tamanho de um objeto do Sistema Solar pode ser deduzido de sua magnitude óptica, sua distância e seu albedo. Os objetos parecem brilhantes para os observadores da Terra porque são grandes ou porque são altamente refletivos. Se sua refletividade (albedo) puder ser determinada, uma estimativa aproximada de seu tamanho pode ser feita. Para a maioria dos objetos distantes, o albedo é desconhecido, mas Haumea é grande e brilhante o suficiente para que sua emissão térmica seja medida, o que forneceu um valor aproximado para seu albedo e, portanto, seu tamanho. No entanto, o cálculo de suas dimensões é complicado por sua rápida rotação. A física rotacional de corpos deformáveis prevê que, em apenas cem dias, um corpo girando tão rapidamente quanto Haumea terá sido distorcido na forma de equilíbrio de um elipsoide triaxial. Acredita-se que a maior parte da flutuação no brilho de Haumea seja causada não por diferenças locais no albedo, mas pela alternância da vista lateral e da vista final, conforme visto da Terra.
Superfície
Em 2005, os telescópios do Gemini e do Keck obtiveram espectros de Haumea que mostraram fortes características de gelo de água cristalina semelhantes à superfície da lua de Plutão, Caronte. Isso é peculiar, porque o gelo cristalino se forma em temperaturas acima de 110 K, enquanto a temperatura da superfície de Haumea é inferior a 50 K, uma temperatura na qual o gelo amorfo é formado. Além disso, a estrutura do gelo cristalino é instável sob a chuva constante de raios cósmicos e partículas energéticas do Sol que atingem objetos transnetunianos. A escala de tempo para o gelo cristalino reverter para gelo amorfo sob esse bombardeio é da ordem de dez milhões de anos, mas os objetos transnetunianos estão em seus atuais locais de temperatura fria há escalas de tempo de bilhões de anos.
Uma ocultação estelar observada em 21 de janeiro de 2017 e descrita em um artigo da Nature de outubro de 2017 indicou a presença de um anel ao redor de Haumea. Isso representa o primeiro sistema de anéis descoberto para um objeto transnetuniano (TNO). O anel tem um raio de cerca de 2.287 km, uma largura de aproximadamente 70 km e uma opacidade de 0,5. Está bem dentro do limite de Roche de Haumea, que seria de cerca de 4.400 km se fosse esférico (não ser esférico expande ainda mais o limite). O plano do anel é inclinado 3,2° ± 1,4° em relação ao plano equatorial de Haumea e coincide aproximadamente com o plano orbital de sua lua maior mais externa, Hiʻiaka. O anel também está próximo da ressonância de órbita-spin de 1:3 com a rotação de Haumea (que está a um raio de 2.285 ± 8 km do centro de Haumea). Estima-se que o anel contribua com 5% para o brilho total de Haumea. Em um estudo sobre a dinâmica de partículas em anel, publicado em 2019, Othon Cabo Winter e colegas demonstraram que a ressonância de 1:3 com a rotação de Haumea é dinamicamente instável, mas que existe uma região estável no espaço de fase consistente com a localização do anel de Haumea. Isso indica que as partículas em anel se originam em órbitas circulares e periódicas que estão próximas, mas não dentro, da ressonância.
Duas pequenas lyas foram descobertas orbitando Haumea, (136108) Haumea I, chamada Hiʻiaka, e (136108) Haumea II, chamada Namaka. Darin Ragozzine e Michael Brown descobriram ambas em 2005, por meio de observações de Haumea usando o Observatório W. M. Keck. Hiʻiaka, inicialmente apelidada de "Rudolph" pela equipe do Caltech, foi descoberta em 26 de janeiro de 2005. É a mais externa e, com aproximadamente 310 km de diâmetro, a maior e mais brilhante das duas, e orbita Haumea em um caminho quase circular a cada 49 dias. Fortes características de absorção em 1,5 e 2 micrômetros no espectro infravermelho são consistentes com gelo de água cristalina quase puro cobrindo grande parte da superfície. O espectro incomum, junto com linhas de absorção semelhantes em Haumea, levou Brown e colegas a concluir que a captura era um modelo improvável para a formação do sistema e que as luas haumeanas devem ser fragmentos do próprio Haumea.
Haumea é o maior membro de sua família colisional, um grupo de objetos astronômicos com características físicas e orbitais semelhantes que se acredita terem se formado quando um progenitor maior foi destruído por um impacto. Esta família é a primeira a ser identificada entre os objetos transnetunianos (TNOs) e inclui — além de Haumea e suas luas — (55636) 2002 TX300 (≈364 km), (24835) 1995 SM55 (≈174 km), (19308) 1996 TO66 (≈200 km), (120178) 2003 OP32 (≈230 km) e (145453) 2005 RR43 (≈252 km). Brown e colegas propuseram que a família era um produto direto do impacto que removeu o manto de gelo de Haumea, mas uma segunda proposta sugere uma origem mais complicada: que o material ejetado na colisão inicial se fundiu em uma grande lua de Haumea, que mais tarde foi destruída em uma segunda colisão, dispersando seus fragmentos para fora. Este segundo cenário parece produzir uma dispersão de velocidades para os fragmentos que corresponde mais de perto à dispersão de velocidade medida dos membros da família.
Haumea foi observado de longe pela sonda espacial New Horizons em outubro de 2007, janeiro de 2017 e maio de 2020, a distâncias de 49 UA, 59 UA e 63 UA, respectivamente. A trajetória de saída da sonda espacial permitiu observações de Haumea em ângulos de fase elevados que de outra forma não seriam obtidos da Terra, permitindo a determinação das propriedades de espalhamento de luz e do comportamento da curva de fase da superfície de Haumea. Uma missão de sobrevoo poderia alcançar Haumea em 16,45 anos se fosse lançada em 1 de novembro de 2026, 23 de setembro de 2037 e 29 de outubro de 2038. Haumea poderia se tornar um alvo para uma missão de exploração, e um exemplo desse trabalho é um estudo preliminar sobre uma sonda para Haumea e suas luas (a 35–51 UA). A massa da sonda, a fonte de energia e os sistemas de propulsão são áreas tecnológicas essenciais para esse tipo de missão.
