Cinturão de Kuiper: astrônomos revelam segredos da fronteira gelada do Sistema Solar

Uma fronteira gelada além de Netuno

Bem além da órbita de Netuno existe um anel expansivo de relíquias antigas, enigmas dinâmicos e possivelmente um planeta oculto. Ou dois. O Cinturão de Kuiper é uma região de detritos congelados localizada cerca de 30 a 50 vezes mais distante do Sol do que a Terra. E talvez ainda mais longe, embora ninguém saiba ao certo.

Desde que foi descoberto nos anos 1990, o Cinturão de Kuiper permaneceu envolto em mistério. Nos últimos 30 anos, astrônomos catalogaram aproximadamente 4.000 objetos do Cinturão de Kuiper, conhecidos pela sigla KBOs. Entre eles estão mundos anões, cometas gelados e restos de planetas que nunca se formaram completamente. Mas esse número deve aumentar dez vezes nos próximos anos, à medida que observações de telescópios mais avançados chegam.

Em particular, o Observatório Vera C. Rubin, no Chile, iluminará essa região obscura com seu projeto principal, o Legacy Survey of Space and Time (LSST), que começou a operar no ano passado. Outros observatórios de próxima geração, como o Telescópio Espacial James Webb (JWST), também ajudarão a trazer o cinturão para foco.

Um censo incompleto do Sistema Solar

Segundo Renu Malhotra, professora de Ciências Planetárias da Universidade do Arizona, além de Netuno temos um censo do que existe no Sistema Solar, mas é uma colcha de retalhos de pesquisas que deixa muito espaço para coisas que podem ter sido perdidas. Ela acredita que o grande papel do Observatório Rubin será preencher as lacunas em nosso conhecimento sobre o conteúdo do Sistema Solar.

Como consequência, astrônomos estão se preparando para uma enxurrada de descobertas dessa nova fronteira, que pode lançar luz sobre uma série de questões pendentes. Existem novos planetas escondidos no cinturão, ou à espreita além dele? Até onde essa região se estende? E há vestígios de encontros cataclísmicos passados entre mundos impressos nessa coleção em grande parte intocada de objetos do passado profundo?

Amir Siraj, estudante de pós-graduação na Universidade de Princeton que estuda o Cinturão de Kuiper, acredita que esse campo se tornará muito quente em breve, por causa do LSST.

Um cemitério de sobras planetárias

O Cinturão de Kuiper é um cemitério de sobras planetárias que foram espalhadas para longe do Sol durante o nascimento caótico do Sistema Solar há cerca de 4,6 bilhões de anos. Plutão foi o primeiro KBO já avistado, mais de meio século antes do próprio cinturão ser descoberto.

Desde os anos 1990, astrônomos encontraram alguns outros planetas anões no cinturão, como Éris e Sedna, junto com milhares de objetos menores. Embora o Cinturão de Kuiper não seja completamente estático, ele é, em sua maior parte, uma cápsula do tempo intacta do Sistema Solar primitivo que pode ser explorada em busca de pistas sobre a formação de planetas.

Por exemplo, o cinturão contém estruturas estranhas que podem ser assinaturas de encontros passados entre planetas gigantes, incluindo um aglomerado particular de objetos, conhecido como kernel (núcleo), localizado a cerca de 44 unidades astronômicas (UA), onde uma UA é a distância entre a Terra e o Sol (cerca de 150 milhões de quilômetros).

O cenário do “Netuno saltitante”

Embora a origem desse núcleo ainda não seja explicada, uma hipótese popular é que seus objetos constituintes, conhecidos como clássicos frios, foram arrastados pela migração externa de Netuno através do Sistema Solar há mais de 4 bilhões de anos, o que pode ter sido uma jornada turbulenta.

A ideia é que Netuno foi sacudido pelos outros gigantes gasosos e deu um pequeno salto. É chamado de cenário do “Netuno saltitante”, diz Wes Fraser, astrônomo do Observatório Astrofísico Dominion, no Canadá, que estuda o Cinturão de Kuiper. Ele explica com uma analogia: imagine um limpa-neve dirigindo ao longo de uma rodovia e levantando a lâmina. Ele deixa um aglomerado de neve para trás. Essa mesma ideia é o que deixou o aglomerado de clássicos frios para trás. Esse é o núcleo.

Em outras palavras, Netuno puxou esses objetos junto com ele enquanto migrava para fora, mas então quebrou seu domínio gravitacional sobre eles quando “saltou”, deixando-os se acomodar no Cinturão de Kuiper no padrão de núcleo esculpido por Netuno que permanece intacto até hoje.

No ano passado, Siraj e seus orientadores em Princeton se propuseram a procurar outras estruturas ocultas no Cinturão de Kuiper com um novo algoritmo que analisou 1.650 KBOs, cerca de 10 vezes mais objetos do que o estudo de 2011, liderado por Jean-Robert Petit, que primeiro identificou o núcleo.

Os resultados confirmaram consistentemente a presença do núcleo original, ao mesmo tempo que revelaram um possível novo “núcleo interno” localizado a cerca de 43 UA, embora mais pesquisas sejam necessárias para confirmar essa descoberta, de acordo com o estudo da equipe de 2025.

A busca por planetas ocultos

Além de reconstruir as primeiras vidas dos planetas conhecidos, astrônomos que estudam o Cinturão de Kuiper estão correndo para detectar planetas desconhecidos. O exemplo mais famoso é o mundo gigante hipotético conhecido como Planeta Nove ou Planeta X, proposto pela primeira vez em 2016. Alguns cientistas sugeriram que a influência gravitacional desse planeta, se existir, pode explicar órbitas estranhamente agrupadas dentro do Cinturão de Kuiper, embora esse mundo especulativo esteja localizado bem além do cinturão, a várias centenas de UA.

Siraj e seus colegas também especularam sobre a possibilidade de um mundo do tamanho de Mercúrio ou Marte, apelidado de Planeta Y, que pode estar mais próximo do cinturão, a cerca de 80 a 200 UA, de acordo com seu estudo de 2025. O Observatório Rubin é capaz de detectar esses mundos hipotéticos, embora possa ser desafiador antecipar as propriedades de planetas que se escondem tão longe do Sol.

Fraser observa que não sabemos nada sobre as atmosferas e superfícies de planetas do tipo gigante gasoso ou gigante de gelo a 200, 300 ou 400 UA. Não sabemos nada sobre sua química. Cada vez que olhamos para um exoplaneta, ele se comporta de maneira diferente do que nossos modelos preveem. Ele acrescenta que o Planeta Nove pode muito bem ser apenas uma bola de alcatrão tão escura que não conseguimos vê-la, e é por isso que ainda não foi descoberta.

O penhasco de Kuiper e os limites do cinturão

Outra grande questão em aberto sobre o Cinturão de Kuiper é a extensão de seus limites. O cinturão diminui repentinamente a cerca de 50 UA, uma borda chamada de penhasco de Kuiper. Esta é uma característica intrigante, porque sugere que nosso Sistema Solar tem um cinturão de detritos anormalmente pequeno em comparação com outros sistemas.

Fraser explica que o Sistema Solar parece meio estranho. O penhasco de Kuiper é uma delimitação um tanto abrupta. Além disso, não temos evidências de que havia um disco de material. No entanto, se você olhar para outros sistemas estelares que têm discos de detritos, a grande maioria deles é significativamente maior.

Em 2024, Fraser e seus colegas apresentaram indícios de uma possível população não descoberta de objetos que podem existir a cerca de 100 UA, embora ele enfatize que essas são detecções candidatas e ainda não foram confirmadas como um anel externo oculto. No entanto, mesmo o Observatório Rubin pode não ser capaz de resolver a presença dos minúsculos e distantes objetos que poderiam representar um novo limite externo do Cinturão de Kuiper. O tempo dirá.

Perguntas frequentes

O que é o Cinturão de Kuiper?
O Cinturão de Kuiper é uma região em forma de rosquila de objetos gelados localizada além da órbita de Netuno, entre 30 e 50 UA do Sol. É uma cápsula do tempo do Sistema Solar primitivo, contendo milhões de objetos congelados, incluindo planetas anões como Plutão.

Por que o Cinturão de Kuiper é importante?
Ele preserva material praticamente inalterado desde a formação do Sistema Solar há 4,6 bilhões de anos. Estudar esses objetos ajuda os cientistas a entender como os planetas se formaram e como o Sistema Solar evoluiu ao longo do tempo.

O Planeta Nove realmente existe?
Ainda não sabemos. O Planeta Nove é uma hipótese baseada em padrões gravitacionais observados em objetos distantes do Cinturão de Kuiper. Telescópios como o Observatório Rubin estão procurando ativamente por esse mundo hipotético, mas até agora nenhuma observação direta foi feita.

E não se esqueça, mantenha sempre seus olhos no céu!