Cintura de asteroides
English: Asteroid belt

A cintura principal (vista em branco) está localizada entre as órbitas de Marte e Júpiter.
Imagem esquemática do cinturão de asteroides. Mostra a cintura principal, entre as órbitas de Marte e Júpiter, e o grupo dos troianos, na órbita de Júpiter.

Cintura de asteroides, cinturão de asteroides (década de 1850), cintura principal ou cintura interna de asteroides é uma região circular do Sistema Solar formada por múltiplos objetos irregulares denominados asteroides. Essa região está localizada aproximadamente entre as órbitas de Marte e Júpiter

Esta faixa tornou-se conhecida também como cintura principal, contrastando com outras concentrações de corpos menores como, por exemplo, o cinturão de Kuiper ou os asteroides troianos que coorbitam com Júpiter.

Mais da metade da massa total da cintura está contida nos quatro objetos de maior tamanho: Ceres, 4 Vesta, 2 Palas e 10 Hígia. Ceres, o maior e o único planeta anão do cinturão, possui um diâmetro de 950 km e tem o dobro do tamanho do segundo maior objeto. Contudo, a maioria de corpos que compõem o cinturão são muito menores. O material do cinturão, apenas cerca de 4% da massa da Lua, encontra-se disperso por todo o volume da órbita, pelo qual seria muito difícil atravessá-lo e chocar com um destes objetos. Porém, dois asteroides de grande tamanho podem chocar entre si, formando o que é conhecido como "famílias de asteroides", que possuem composições e características similares. As colisões também produzem uma poeira que forma o componente majoritário da luz zodiacal. Os asteroides podem ser classificados, segundo o seu espectro e composição, em três tipos principais: carbonáceos (tipo-C), de silicato (tipo-S) e metálicos (tipo-M).

A cintura de asteroides formou-se na nebulosa protossolar com o restante do Sistema Solar. Os fragmentos de material conteúdos na região do cinturão formaram um planeta, mas as perturbações gravitacionais de Júpiter, o planeta mais massivo, fizeram com que estes fragmentos colidissem entre si a grandes velocidades e não pudessem agrupar-se, tornando-se o resíduo rochoso atual. Uma consequência destas perturbações são as lacunas de Kirkwood; zonas nas quais não se encontram asteroides devido a ressonâncias orbitais com Júpiter, e as suas órbitas tornarem-se instáveis. Se algum asteroide passasse a ocupar esta zona seria expelido na maioria dos casos fora do Sistema Solar, embora ocasionalmente possa ser enviado para algum planeta interior, como a Terra, e colidir com ela. Desde a sua formação foi expulsa a maior parte do material.

História da observação

Lei de Titius-Bode

Ver artigo principal: Lei de Titius-Bode

Em 1766, Johann Daniel Titius descobriu um suposto padrão na distância dos planetas ao Sol. Observou que se à sequência numérica: 0, 3, 6, 12, 24, 48... (começando por 0, seguindo por 3 e dobrando cada vez a quantidade anterior) é somado quatro a cada cifra e dividido por 10, dá uma boa aproximação da distância dos diferentes planetas ao Sol, em unidades astronômicas (UA): 0,4, 0,7, 1,0, 1,6, 2,8, 5,2.[1]

Em 1768, o astrônomo Johann Elert Bode fez referência a esta relação num dos seus escritos, mas não a creditou a Titius até 1784, pelo qual muitos autores se referiram a ela como a "Lei de Bode". Por esta razão atualmente é conhecida como lei de Titius-Bode. Este padrão empírico predizia o semieixo maior dos seis planetas conhecidos então (Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter e Saturno), com a exceção de que a série predizia um planeta a uma distância de 2,8 UA do Sol, correspondente a uma zona entre a órbita de Marte e Júpiter, e porém ali não se observava. Titius declarou: "Mas teria deixado o Criador esse espaço vazio? Não, em absoluto".[2]

Quando William Herschel descobriu Urano em 1781, a posição do planeta coincidiu quase perfeitamente com a predita por esta lei (encontrava-se a 19,2 UA, frente às 19,6 UA predita pela lei); isto levou os astrônomos a concluírem que podia haver um planeta entre as órbitas de Marte e Júpiter.[1] A seguinte tabela mostra a distância real dos planetas ao Sol em UA comparado com a predita pela lei de Titius-Bode, para os planetas conhecidos até então:[3]

Planeta Titius-Bode Realidade
Mercúrio 0,4 0,39
Vênus 0,7 0,72
Terra 1 1
Marte 1,6 1,52
? 2,8
Júpiter 5,2 5,2
Saturno 10 9,54
Urano 19,6 19,2

Ceres e a "polícia celestial"

Giuseppe Piazzi, monge e descobridor de Ceres, o objeto maior e massivo do cinturão de asteroides.

O astrônomo Franz Xaver von Zach começou em 1787 a buscar o planeta predito pela lei de Titius-Bode. Contudo, deu-se conta de que precisaria da ajuda de outros astrônomos, e em setembro de 1800, von Zach reuniu um grupo de vinte e quatro observadores, os quais partilharam a faixa do zodíaco em 24 partes, correspondendo a 15° cada um.[4] Este grupo denominou-se a " Polícia Celestial" (Himmels polizei), e entre os seus membros encontravam-se astrônomos como: William Herschel, Charles Messier, Johann Elert Bode, Barnava Oriani e Heinrich Olbers.[5]

A Polícia Celestial convidou o italiano Giuseppe Piazzi para unir-se à causa, mas antes de chegar-lhe o convite, em 1 de janeiro de 1801 Piazzi descobriu um corpo celeste, ao qual nomeou de planeta Ceres, em honra à deusa romana da agricultura e padroeira da Sicília.

Piazzi, não cumprindo totalmente os planos da polícia, visava realizar observações para completar o seu catálogo de estrelas, quando localizou na constelação de Taurus um pequeno ponto luminoso não catálogado. O italiano observou-o à noite seguinte e, deparou-se com que se deslocara sobre o fundo de estrelas. Nos dias subseguintes de observação, percebeu que tratava-se de um novo objeto do Sistema Solar. Num primeiro momento, Piazzi acreditou ser um cometa, mas a ausência de nebulosidade no seu redor e o seu movimento lento e uniforme convenceram-no de que poderia tratar-se de um novo planeta. Ceres encontrava-se a 2,77 UA, quase exatamente na posição predita pela lei de Titius-Bode de 2,8 UA.[4][6][7]

Palas e o conceito de asteroide

Quinze meses depois, a 28 de março de 1802, Heinrich Olbers descobriu um segundo objeto celeste na mesma região, ao que nomeou de Palas. O seu semi-eixo maior também coincidia com a lei de Titius-Bode, estimado em 2,78 UA, mas a sua excentricidade e inclinação eram muito diferentes às de Ceres. Os astrônomos ficaram desconcertados; Ceres ajustava-se perfeitamente às predições da lei, mas Palas também, e esta não permitia dois objetos na mesma região.[8]

Contanto que não violasse a lei de Titius-Bode, os astrônomos começaram a acreditar que os dois corpos descobertos eram na realidade fragmentos de um planeta maior que explodiu ou despedaçou-se por impactos de cometas.[4] Em 6 de maio de 1802, após estudar a natureza e o tamanho destes dois objetos, William Herschel propôs denominar Ceres e Palas como "asteroides", pelo seu aspecto parecido com as estrelas:[9][10]

Assim, Herschel os inseria em uma nova classe de objetos do Sistema Solar, contanto que não violassem a lei de Titius-Bode para os planetas. A definição era ambígua intencionadamente, para que, em palavras de Herschel, fosse "bem ampla para abranger descobertas futuras".[9][10]

Contudo, e apesar dos esforços de Herschel, durante várias décadas os astrônomos continuaram enquadrando estes objetos dentro dos planetas. Ceres foi considerado planeta até a década de 1860, quando passou a ser considerado asteroide, mas esta classificação perdurou até 2006, e atualmente faz parte dos denominados planetas anões junto a Plutão e outros.[11]

Cinturão de asteroides

José Comas y Solá, astrônomo espanhol artífice da descoberta de onze asteroides do cinturão.

Em poucos anos, os astrônomos descobriram mais dois novos objetos, que casavam com o conceito de Herschel. Em 1 de setembro, Karl Harding encontrou Juno, e em 29 de março de 1807 Heinrich Olbers descobriu Vesta.[12] Contudo, não foi descoberto um novo objeto desta natureza até 1845, com o achado de Astreia por Karl Hencke em 8 de dezembro.[13] A partir de então, começaram a ser descobertos muitos destes objetos à medida que os telescópios se tornavam mais potentes, até o ponto de terem descoberto, no início da década de 1850, mais de uma dezena deles, pelo qual o conceito de asteroides foi gradualmente substituindo o de planetas para classifica-los.[14]

Em 1846, com a descoberta do planeta Neptuno, a lei de Titus-Bode começou a perder força entre a comunidade astrônoma, pois este planeta não cumpria os critérios. Atualmente tal lei é uma mera casualidade, sem justificação teórica, embora alguns trabalhos mostrem que as leis de Kepler poderiam ter certa correlação com a lei de Titius-Bode.[15]

A questão da nomenclatura começou a ser um problema para os astrônomos, todas as vezes que um destes objetos era descoberto, era dado o nome de algum deus mitológico e atribuido um símbolo como abreviação, como ocorre com os planetas. Contudo, os múltiplos asteroides descobertos tornaram os símbolos cada vez mais complexos, até o ponto de ser precisa certa habilidade artística para os desenhar. Por este motivo, em 1867 foi acordada uma nova nomenclatura para estes objetos, que consistia no nome do asteroide precedido por um número entre parêntese, e em ordem de descoberta: 1 Ceres, 2 Palas, 3 Juno, 4 Vesta, continuando (ainda em uso).[14]

O termo "cinturão de asteroides" começou a ser usado a princípios da década de 1850, embora se ignore o primeiro que usou essa referência. Em 1868, eram conhecidos uma centena de asteroides e, em 1891 a descoberta da astrofotografia por Max Wolf acelerou mais ainda este ritmo.[16][17] Em 1921 o número de asteroides ultrapassou os mil, em 1981 os 10 mil, na década de 2000 os 100 mil [18] e em 2010 o número de asteroides eram cerca de 500 mil[18].