Ceres: Mantendo segredos bem guardados por 215 anos

Artigo traduzido de NASA. Autor: Tony Greicius.

Dia de Ano Novo de 1801, o alvorecer do século 19, foi um momento histórico para a astronomia e para uma missão espacial chamada Dawn mais de 200 anos mais tarde. Naquela noite, Giuseppe Piazzi apontou seu telescópio para o céu e observou um objeto distante que nós conhecemos agora como Ceres.

Hoje, a missão Dawn da NASA nos permite ver Ceres em detalhes requintados. A partir das imagens da Dawn tiradas durante o ano passado, sabemos que Ceres é um corpo com muitas crateras com características diversas em sua superfície que incluem uma alta montanha em forma de cone e mais de 130 manchas reflexivas de um material que provavelmente seja sal. Mas naquela noite fatídica em 1801, Piazzi não tinha certeza do que estava vendo quando ele notou uma pequena luz fraca através de seu telescópio.

“Quando Piazzi descobriu Ceres, explora-lo estava além da imaginação. Mais de dois séculos depois, a NASA enviou uma máquina em uma viagem cósmica de mais de 3 bilhões de quilômetros para alcançar o distante e misterioso mundo que ele vislumbrou”, disse Marc Rayman, diretor da missão e engenheiro-chefe para a missão Dawn do Jet Propulsion Laboratory da NASA em Pasadena, Califórnia.

Piazzi foi o diretor do Observatório de Palermo, em Sicília, Itália, que recolheu documentos e instrumentos da época do astrônomo, e publicou uma cartilha sobre a descoberta de Ceres. De acordo com o observatório, Piazzi estava trabalhando em um catálogo de posições estelares em 1 de Janeiro de 1801, quando ele notou algo cuja “luz era fraca e colorida como Júpiter.” Ele olhou para ela novamente em noites subsequentes e viu que a sua posição mudou ligeiramente.

O que era esse objeto? Piazzi escreveu para os colegas astrônomos Johann Elert Bode e Barnaba Oriani para dizer que tinha descoberto um cometa.

“Eu apresentei esta estrela como um cometa, mas devido à sua falta de nebulosidade e ao seu movimento ser tão lento e bastante uniforme, eu sinto no coração que poderia ser algo melhor do que um cometa, talvez. No entanto, eu deveria ter muito cuidado ao passar esta conjectura para o público”, Piazzi escreveu a Oriani.

Um planeta perdido?

Piazzi não manteve totalmente esse segredo. Ele disse à imprensa que esse objeto era um cometa, mas não forneceu dados a partir de suas observações, o que gerou críticas de outros astrônomos. Piazzi, em seguida, ficou doente por um tempo, e disse que não poderia mais observar o objeto.

Enquanto os jornais espalhavam que um cometa havia sido encontrado, o astrônomo Jerome de Lalande, sediado em Paris, escreveu a Piazzi solicitando dados relevantes em fevereiro. O astrônomo italiano enviou-os em abril, após se recuperar de sua doença. Um dos alunos de Lalande, Johann Karl Burckhardt, executou cálculos que revelaram que a descoberta de Piazzi não tinha uma órbita consistente com a órbita de um cometa. Em vez disso, os dados revelavam uma órbita circular.

Claro, não havia e-mail naqueles dias, e as cartas que Piazzi escreveu para seus amigos Bode e Oriani sobre o assim chamado cometa foram atrasadas devido às Guerras Napoleônicas. Elas finalmente chegaram aos astrônomos em março.

A notícia foi especialmente interessante para Bode, porque ele tinha defendido a hipótese Titius-Bode: que as posições dos planetas em nosso sistema solar seguem um padrão específico, que prevê a distância de cada planeta a partir do Sol. Urano, descoberto em 1781, se encaixava na previsão, também. Mas o padrão também exigia um planeta, ainda não descoberto, entre Marte e Júpiter.

Para encontrar esse planeta perdido, um grupo de astrônomos alemães estabeleceu uma sociedade chamada “Polícia Celestial” (Himmel Polizei em alemão), com Franz Xaver von Zach como seu secretário, em 1800. Havia 24 astrônomos, cada um vasculhou um pedaço de 15 graus do céu zodiacal em busca do objeto perdido. No entanto, Piazzi não recebeu o convite para se juntar a este grupo mesmo depois de ter visto Ceres.

Bode calculou uma órbita com base nos dados de Piazzi, e ele acreditava que o objeto que Piazzi viu foi o planeta que faltava para encaixar sua fórmula (que mais tarde foi desacreditado). Oriani, por sua vez, também calculou uma órbita, e em 7 de abril pediu a von Zach para publicar a notícia em seu conhecido periódico de astronomia, o Monatliche Correspondenz, que tal planeta poderia ter sido descoberto.

Quase um “Cometa perdido”

Na primavera de 1801, ninguém além de Piazzi tinha sido capaz de observar o novo objeto celeste por causa do céu nublado e da posição do objeto em sua órbita – já não era visível à noite, e o sol bloqueava a visão dos astrônomos. Enquanto isso, Piazzi ainda não havia publicado nada sobre o objeto e continuava a refinar seus dados. Vários de seus colegas se chatearam com Piazzi por ele reter informações. Sem os dados de suas observações, concluídos em 11 de fevereiro, confirmar sua descoberta seria mais difícil – desde fevereiro, Ceres estava perdido.

Por que Piazzi hesitou em tornar seus dados públicos? Uma razão pode ser que, embora Piazzi fosse um observador qualificado, ele não tinha sólidos conhecimentos teóricos de astronomia, então ele não poderia calcular órbitas rapidamente. Em segundo lugar, ele arriscaria a credibilidade e a reputação de si próprio e do observatório. Mas enquanto ele hesitava, colegas na Alemanha, como Bode, acreditavam firmemente que era necessário haver um planeta entre Marte e Júpiter. Foi essa convicção que ajudou a manter o trabalho sobre este objeto, disse Ileana Chinnici, que editou o livreto do Observatório Palermo sobre Ceres.

“Sem a determinação dos astrônomos alemães, Piazzi teria sido o descobridor de um cometa perdido, na melhor das hipóteses. Eles ‘acreditaram’ na existência do planeta e foram impulsionados pelo esforço para confirmá-lo. Isso mostra o quão poderosas são as ideias, modelos, teorias – tanto ontem quanto hoje”, disse Chinnici.

A busca por Ceres

Finalmente, em julho de 1801, Piazzi trabalhou em calcular a órbita do objeto e tornou públicos seus dados sobre suas observações do início do ano. E enquanto outros astrônomos já haviam nomeado por conta própria o objeto – Juno, Hera e Piazzi (para honrar o astrônomo) – o próprio Piazzi anunciou que a “nova estrela” foi chamada de Ceres Ferdinandea. A parte “Ferdinandea” honrando o rei Ferdinand da Sicília.

Ceres, a deusa romana da agricultura, foi também o patrono da Sicília, onde Piazzi, em seguida, viveu e trabalhou. Bode, que queria chamar o objeto de Juno, concordou com Ceres: “Você o descobriu em Touro, e foi re-observado em Virgem, a Ceres dos velhos tempos. Estas duas constelações são o símbolo da agricultura. Esse fato é bastante singular”.

Até o final de julho de 1801, muitos astrônomos acreditavam que Ceres fosse um planeta, mas eles precisavam de confirmação e observações adicionais. Piazzi publicou seu conjunto completo de dados no periódico de von Zach em setembro e, ao fazê-lo, chamou a atenção de um jovem matemático que se tornaria fundamental para o destino de Ceres.

Aos vinte e quatro anos de idade, Carl Friedrich Gauss tinha feito experiências com métodos matemáticos que mais tarde o tornariam famoso. Quando ele aplicou esses métodos em Ceres, ele obteve previsões para a sua posição, diferentes das que os outros tinham calculado. Embora houvesse alguns céticos sobre os resultados de Gauss, seus cálculos possibilitaram que von Zach fosse o primeiro a ver Ceres novamente, em 07 de dezembro de 1801, seguido por outros astrônomos proeminentes da época, e pelo próprio Piazzi em 23 de fevereiro de 1802.

Asteroides: uma nova categoria de objetos

Atribuímos a Gauss o cálculo da órbita de Ceres. Mas ele não atende a uma questão fundamental: o que é Ceres?

Em março de 1802, Heinrich Olbers descobriu um segundo objeto semelhante, que mais tarde se tornou conhecido como Pallas. William Herschel, um dos astrônomos mais famosos da história, em seguida, escreveu um ensaio propondo que tanto Ceres quanto Pallas representavam uma nova classe de objetos: asteroides. Herschel escreveu de Ceres: “se nós o chamamos planeta, não estaríamos preenchendo o espaço entre Marte e Júpiter com a dignidade exigida por essa posição”.

Embora Herschel considerasse uma conquista Piazzi ter encontrado o primeiro exemplo de um asteroide, Piazzi estava decepcionado. Ele pensou que Herschel, que descobriu Urano, só queria minimizar Ceres. Piazzi escreveu a Oriani: “Sejam eles chamados planetoides ou cometoides então, mas nunca asteroides. […] Se Ceres deve ser chamado de asteroide, Urano deve ser chamado assim também”.

No entanto, a porta se abriu para muitos outros asteroides serem observados. As descobertas de Juno em 1804 e Vesta em 1807 (que mais tarde se tornaria o primeiro alvo da missão Dawn da NASA) reforçaram a noção de Herschel que os asteroides eram uma classe própria. Herschel cunhou o termo “asteroide” por causa de sua aparência similar a uma estrela vistos dos telescópios. Hoje, sabemos que há centenas de milhares de asteroides no cinturão de asteroides entre Marte e Júpiter.

O legado de Piazzi

Piazzi não poderia saber que o Telescópio Espacial Hubble, da NASA, um dia, ofereceria muitas imagens intrigantes de Ceres, permitindo que os cientistas confirmassem que o corpo é, de fato, redondo como a Terra. Ele não podia imaginar que, em 2006, muito tempo depois de sua morte, a União Astronômica Internacional iria promover Ceres de asteroide para planeta anão, recebendo a mesma classificação que Plutão, que ainda não havia sido descoberto enquanto estava vivo. Ele não sabia que, em 2007, a missão Dawn da NASA seria lançada a partir de um lugar chamado Cabo Canaveral, na Flórida, para embarcar em uma viagem sem precedentes para orbitar Vesta e Ceres.

Ele provavelmente não imaginava que um observatório espacial nomeado em homenagem à Herschel encontraria em 2013 vapor de água emanando de Ceres, seguindo observações de hidróxido em Ceres feitas em 1992 pela International Ultraviolet Explorer da NASA.

Nem poderia ter adivinhado que, em 6 de março de 2015, a Dawn entraria em órbita de Ceres com sucesso, e iria passar o resto do ano enviando fotos e outros dados valiosos de volta à Terra. Ele não sabia que os cientistas usariam recursos exclusivos do Telescópio Espacial Hubble em novembro de 2015 para observar Ceres no espectro ultravioleta, complementando as observações da Dawn.

Agora, ao comemoramos o 215º aniversário da descoberta Ceres este mês, Dawn está observando o planeta anão de sua órbita mais baixa: 385 quilômetros a partir da superfície. As muitas crateras e outras características que Piazzi não podia ver com seu telescópio estão a ser nomeadas com nomes de divindades ou festivais agrícolas, estendendo o tema que Piazzi escolheu para o nome de “Ceres”.

“Nosso conhecimento, nossas capacidades, o nosso alcance e até mesmo a nossa ambição estão muito além do que Piazzi poderia ter imaginado, e ainda é por causa de sua descoberta que podemos aplicá-los para aprender mais, não só sobre a própria Ceres, mas também sobre o alvorecer do sistema solar”, disse Rayman.