Instabilidade dos satélites interiores de Urano e a tragédia de Cupido

Urano possui talvez a mais invulgar colecção de satélites de todo o Sistema Solar. Os 13 mais interiores formam um grupo muito compacto intimamente associado ao sistema de anéis do planeta, uma estrutura provavelmente remanescente da destruição de um ou mais objectos semelhantes. A este grupo seguem-se as luas Miranda, Ariel, Umbriel, Titânia e Oberon, de longe os 5 satélites mais massivos do sistema. A grande distância da órbita de Oberon encontram-se 9 pequenos satélites irregulares, objectos provavelmente capturados por Urano logo após a sua formação.

Representação esquemática das órbitas das luas interiores (a azul) e do sistema de anéis (a vermelho) de Urano. Estão evidenciadas as duas luas Mab e Cupido e os dois anéis ν e μ fotografados pelo telescópio espacial Hubble em 2005.
Crédito: NASA, ESA, and A. Feild (STScI).

A distribuição das órbitas dos 13 satélites mais interiores tem intrigado os astrónomos desde que foram descobertos os primeiros 10 durante a passagem da Voyager 2 pelo sistema em 1986. Com raios orbitais compreendidos entre 49,8 e 97,7 mil quilómetros, este grupo de luas forma um sistema extremamente sensível a perturbações gravitacionais mútuas. A análise das múltiplas observações realizadas pela Voyager 2 e pelo telescópio Hubble demonstraram que as órbitas destes pequenos objectos são variáveis em períodos inferiores a duas décadas, o que de acordo com alguns investigadores poderá ser um prelúdio da instabilidade do sistema a longo a prazo.

Os três satélites vizinhos Portia (1986 U1), Créssida (1986 U3) e Rosalinda (1986 U4) numa imagem obtida a 18 de Janeiro de 1986 pela sonda Voyager 2. É ainda visível o anel ε, o mais exterior dos anéis uranianos até então conhecidos.
Crédito: NASA/JPL.

Recentemente, os astrónomos Robert French e Mark Showalter do SETI Institute verificaram a estabilidade a longo termo dos satélites interiores de Urano, realizando uma série de simulações da evolução das suas órbitas. Como muitos dos parâmetros físicos destes objectos são ainda muito imprecisos, os dois investigadores tiveram de integrar numerosas combinações para estes parâmetros nos seus modelos de forma a cobrirem todas as possibilidades. O que descobriram foi chocante. Todas as simulações realizadas mostram instabilidades e cruzamentos de órbitas numa escala de tempo muito inferior ao tempo de vida do sistema uraniano. A órbita de Cupido é particularmente precária devido às interacções ressonantes com a órbita de Belinda. Os investigadores estimam que as duas órbitas se deverão cruzar dentro de 100 mil a 10 milhões de anos, conduzindo inevitavelmente à destruição de Cupido, o mais pequeno dos dois objectos. As simulações mostram ainda uma outra intersecção nas órbitas de Créssida e Desdémona num período de 1 a 10 milhões de anos. As órbitas destes dois pares cruzar-se-ão eventualmente mais tarde (dentro de menos de mil milhões de anos), respectivamente, com as órbitas de Perdita e de Julieta, podendo na altura provocar a disrupção catastrófica dos primeiros.
Partindo destes resultados, os investigadores concluem que a actual configuração do sistema de satélites interiores de Urano não é certamente a original. Tal como as personagens que lhes deram o nome, estas pequenas luas parecem estar destinadas a um fim trágico, provavelmente acabando por formar novos anéis na órbita do planeta.
Este trabalho teve a sua publicação on-line em Junho passado na revista Icarus (podem encontrar o artigo integral aqui).